JP2000171499A - 周波数監視装置 - Google Patents
周波数監視装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 或る信号の周波数を、小型、低コストな装置
で連続監視できるようにする。 【解決手段】 ＧＰＳ受信機１００内のプロセッサ１４
は受信信号の観測によるドップラシフト周波数と推測に
よるドップラシフト周波数との差からシステムクロック
のクロックドリフトを検出し、これと監視信号分周器１
０１の分周比とから監視信号の周波数誤差を算出する。 【効果】 測位システムにおける高精度な周波数信号を
基準として利用するため、従来のような周波数カウンタ
やリファレンス周波数信号を発生する装置が不要とな
り、定期点検も不要となる。
で連続監視できるようにする。 【解決手段】 ＧＰＳ受信機１００内のプロセッサ１４
は受信信号の観測によるドップラシフト周波数と推測に
よるドップラシフト周波数との差からシステムクロック
のクロックドリフトを検出し、これと監視信号分周器１
０１の分周比とから監視信号の周波数誤差を算出する。 【効果】 測位システムにおける高精度な周波数信号を
基準として利用するため、従来のような周波数カウンタ
やリファレンス周波数信号を発生する装置が不要とな
り、定期点検も不要となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は測位用衛星からの
信号を受信して、監視対象とする信号の周波数誤差を監
視する装置に関する。
信号を受信して、監視対象とする信号の周波数誤差を監
視する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信機器や放送機器の分野においては、
一般に、実際の稼働状態の下で、機器の入出力部または
内部の所定信号の周波数を連続的に監視することが要求
される。そして所定の周波数許容誤差を超えた場合にア
ラーム信号を発生させたりする機能が必要とされる。
一般に、実際の稼働状態の下で、機器の入出力部または
内部の所定信号の周波数を連続的に監視することが要求
される。そして所定の周波数許容誤差を超えた場合にア
ラーム信号を発生させたりする機能が必要とされる。
【０００３】高周波信号の周波数を監視するためには、
一般に周波数カウンタが用いられるが、このような周波
数カウンタによる監視を行う代わりに、高精度のリファ
レンス周波数信号を発生する装置を設けておき、このリ
ファレンス周波数を一定分周比で分周することによって
所望の周波数信号を発生させる手法もある。
一般に周波数カウンタが用いられるが、このような周波
数カウンタによる監視を行う代わりに、高精度のリファ
レンス周波数信号を発生する装置を設けておき、このリ
ファレンス周波数を一定分周比で分周することによって
所望の周波数信号を発生させる手法もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のいず
れの方法によっても、要求精度が高くなる程、装置が大
型化し、コスト高になる欠点があった。また、周波数カ
ウンタによる場合は周波数カウンタの定期的なメンテナ
ンスが必要であり、リファレンス周波数信号を発生する
装置を用いる場合でも、その装置の定期的なメンテナン
スが必要であるため、厳密には連続的な監視を行うこと
はできなかった。
れの方法によっても、要求精度が高くなる程、装置が大
型化し、コスト高になる欠点があった。また、周波数カ
ウンタによる場合は周波数カウンタの定期的なメンテナ
ンスが必要であり、リファレンス周波数信号を発生する
装置を用いる場合でも、その装置の定期的なメンテナン
スが必要であるため、厳密には連続的な監視を行うこと
はできなかった。
【０００５】この発明の目的は、上記の問題を解消し
て、小型、低コストで、連続監視を行うことのできる周
波数監視装置を提供することにある。
て、小型、低コストで、連続監視を行うことのできる周
波数監視装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の周波数監視装
置は、ＧＰＳシステムのような、測位系で用いられる高
精度な周波数信号を利用して、所望の信号の周波数を監
視するものである。
置は、ＧＰＳシステムのような、測位系で用いられる高
精度な周波数信号を利用して、所望の信号の周波数を監
視するものである。
【０００７】ＧＰＳ等の測位システムにおいては、各測
位用衛星から受信点までの距離を観測するための信号や
各測位用衛星の位置を求めるための情報が送信されてい
て、受信機は各測位用衛星からの測位用信号を用いて各
測位用衛星の位置と各測位用衛星から受信機までの距離
とから受信機の測位を行う。
位用衛星から受信点までの距離を観測するための信号や
各測位用衛星の位置を求めるための情報が送信されてい
て、受信機は各測位用衛星からの測位用信号を用いて各
測位用衛星の位置と各測位用衛星から受信機までの距離
とから受信機の測位を行う。
【０００８】ＧＰＳの各衛星は原子周波数標準（高安定
の周波数信号発生器）を搭載していて、測位用の電波
（搬送波）、Ｃ／Ａコード等はこれから生成されてい
る。また衛星上の時計もこれによって駆動されていてＧ
ＰＳ時を保持している。
の周波数信号発生器）を搭載していて、測位用の電波
（搬送波）、Ｃ／Ａコード等はこれから生成されてい
る。また衛星上の時計もこれによって駆動されていてＧ
ＰＳ時を保持している。
【０００９】前記推測によるキャリア周波数またはドッ
プラシフト周波数は、受信点と衛星との相対位置関係お
よび相対運動量に応じて計算によって求められる量であ
る。一方の観測によるキャリア周波数またはドップラシ
フト周波数は、システムクロック信号の周波数誤差に応
じた観測誤差を含むものである。したがって上記推測に
よるキャリア周波数またはドップラシフト周波数と、観
測によるキャリア周波数またはドップラシフト周波数と
の差はシステムクロック信号の周波数誤差に起因するも
のである。したがって、もしシステムクロックにクロッ
クドリフトがなければ、上記推測によるキャリア周波数
またはドップラシフト周波数と、観測によるキャリア周
波数またはドップラシフト周波数とは一致することにな
る。
プラシフト周波数は、受信点と衛星との相対位置関係お
よび相対運動量に応じて計算によって求められる量であ
る。一方の観測によるキャリア周波数またはドップラシ
フト周波数は、システムクロック信号の周波数誤差に応
じた観測誤差を含むものである。したがって上記推測に
よるキャリア周波数またはドップラシフト周波数と、観
測によるキャリア周波数またはドップラシフト周波数と
の差はシステムクロック信号の周波数誤差に起因するも
のである。したがって、もしシステムクロックにクロッ
クドリフトがなければ、上記推測によるキャリア周波数
またはドップラシフト周波数と、観測によるキャリア周
波数またはドップラシフト周波数とは一致することにな
る。
【００１０】本願発明はこの作用を有効に利用したもの
であり、周波数監視の対象である監視信号を所定分周比
で分周して、または監視信号自体を受信機内部のシステ
ムクロック信号として入力する手段と、測位用衛星から
送信された信号を受信するとともに、受信信号の観測に
よるキャリア周波数またはドップラシフト周波数を検出
する手段と、受信信号から受信点に対する前記測位用衛
星の相対運動を求めるとともに、受信信号のキャリア周
波数またはドップラシフト周波数を推測し、この推測に
よるキャリア周波数またはドップラシフト周波数と、前
記観測によるキャリア周波数またはドップラシフト周波
数との差をシステムクロック信号のクロックドリフト
（周波数次元の誤差または周波数誤差の比率）として求
めるとともに、該クロックドリフトを基に監視信号の周
波数誤差を求める。
であり、周波数監視の対象である監視信号を所定分周比
で分周して、または監視信号自体を受信機内部のシステ
ムクロック信号として入力する手段と、測位用衛星から
送信された信号を受信するとともに、受信信号の観測に
よるキャリア周波数またはドップラシフト周波数を検出
する手段と、受信信号から受信点に対する前記測位用衛
星の相対運動を求めるとともに、受信信号のキャリア周
波数またはドップラシフト周波数を推測し、この推測に
よるキャリア周波数またはドップラシフト周波数と、前
記観測によるキャリア周波数またはドップラシフト周波
数との差をシステムクロック信号のクロックドリフト
（周波数次元の誤差または周波数誤差の比率）として求
めるとともに、該クロックドリフトを基に監視信号の周
波数誤差を求める。
【００１１】一方、受信機側で生成したＧＰＳ時とＧＰ
Ｓ衛星の保持しているＧＰＳ時とは、受信機のシステム
クロック信号の周波数誤差に応じて変動する。本願発明
はこの作用を有効に利用したものであり、監視信号の分
周信号または監視信号をシステムクロック信号として時
刻を計時する手段と、測位用衛星から送信された信号を
受信するとともに、受信信号から時刻情報を生成する手
段と、該生成した時刻情報と前記システムクロックによ
る時刻との差の変化を求めるとともに、この時刻差の変
化を基に監視信号の周波数誤差を求める。
Ｓ衛星の保持しているＧＰＳ時とは、受信機のシステム
クロック信号の周波数誤差に応じて変動する。本願発明
はこの作用を有効に利用したものであり、監視信号の分
周信号または監視信号をシステムクロック信号として時
刻を計時する手段と、測位用衛星から送信された信号を
受信するとともに、受信信号から時刻情報を生成する手
段と、該生成した時刻情報と前記システムクロックによ
る時刻との差の変化を求めるとともに、この時刻差の変
化を基に監視信号の周波数誤差を求める。
【００１２】本願発明によれば、測位システムにおける
高精度な周波数信号を基準として、監視対象である信号
の周波数を監視するものであるため、従来のような周波
数カウンタやリファレンス周波数信号を発生する装置が
不要となり、これらを用いることによる問題も生じな
い。
高精度な周波数信号を基準として、監視対象である信号
の周波数を監視するものであるため、従来のような周波
数カウンタやリファレンス周波数信号を発生する装置が
不要となり、これらを用いることによる問題も生じな
い。
【００１３】
【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態に係る
周波数監視装置の構成を図１〜図９を参照して以下に説
明する。
周波数監視装置の構成を図１〜図９を参照して以下に説
明する。
【００１４】図１は周波数監視装置の全体の構成を示す
ブロック図である。同図において１００で示す部分はＧ
ＰＳ受信機であり、ＧＰＳアンテナ１、受信回路１１、
Ａ／Ｄコンバータ１２、ディジタル信号処理回路１３、
プロセッサ１４、および分周器１５から成る。また同図
において１０１で示す部分は監視信号分周器であり、分
周器２１，２３、位相比較器２２およびＶＣＸＯ２４か
ら成る。ここでＶＣＸＯ２４は電圧制御水晶発振器であ
り、位相比較器２２より出力される制御電圧信号に応じ
た周波数の信号を発振する。分周器２１は監視信号を所
定分周比で分周し、分周器２３はＶＣＸＯ２４の発振信
号を所定分周比で分周する。そして位相比較器２２は分
周器２１および２３の出力信号の位相を比較し、その位
相差が０になるようにＶＣＸＯ２４に対して制御電圧信
号を出力する。これによってＰＬＬ回路を構成し、監視
信号分周器１０１は分周器２１および２３の分周比で定
まる分周比で監視信号を分周した信号をＧＰＳ受信機１
００に対してシステムクロック信号として出力する。た
とえば、分周器２１の分周比を１／Ｎａ、分周器２３の
分周比を１／Ｎｂ、監視信号の周波数をｆｏとすれば、
ＶＣＸＯ２４の発振周波数ｆ１はｆ１＝ｆｏ・（Ｎｂ／
Ｎａ）となる。すなわち監視信号分周器１０１はＮｂ／
Ｎａ分周器として作用する。
ブロック図である。同図において１００で示す部分はＧ
ＰＳ受信機であり、ＧＰＳアンテナ１、受信回路１１、
Ａ／Ｄコンバータ１２、ディジタル信号処理回路１３、
プロセッサ１４、および分周器１５から成る。また同図
において１０１で示す部分は監視信号分周器であり、分
周器２１，２３、位相比較器２２およびＶＣＸＯ２４か
ら成る。ここでＶＣＸＯ２４は電圧制御水晶発振器であ
り、位相比較器２２より出力される制御電圧信号に応じ
た周波数の信号を発振する。分周器２１は監視信号を所
定分周比で分周し、分周器２３はＶＣＸＯ２４の発振信
号を所定分周比で分周する。そして位相比較器２２は分
周器２１および２３の出力信号の位相を比較し、その位
相差が０になるようにＶＣＸＯ２４に対して制御電圧信
号を出力する。これによってＰＬＬ回路を構成し、監視
信号分周器１０１は分周器２１および２３の分周比で定
まる分周比で監視信号を分周した信号をＧＰＳ受信機１
００に対してシステムクロック信号として出力する。た
とえば、分周器２１の分周比を１／Ｎａ、分周器２３の
分周比を１／Ｎｂ、監視信号の周波数をｆｏとすれば、
ＶＣＸＯ２４の発振周波数ｆ１はｆ１＝ｆｏ・（Ｎｂ／
Ｎａ）となる。すなわち監視信号分周器１０１はＮｂ／
Ｎａ分周器として作用する。
【００１５】上記システムクロック信号は受信回路の周
波数変換の基準信号として、また、Ａ／Ｄコンバータ１
２に対するサンプリングクロック信号およびディジタル
信号処理回路１３に対するシステムクロック信号として
与えられる。
波数変換の基準信号として、また、Ａ／Ｄコンバータ１
２に対するサンプリングクロック信号およびディジタル
信号処理回路１３に対するシステムクロック信号として
与えられる。
【００１６】ディジタル信号処理回路１３ではＡ／Ｄコ
ンバータ１２により変換されたディジタルデータ列に対
し演算処理によってＩ成分とＱ成分についてＣ／Ａコー
ドとの相関をとり、Ｉ相関値とＱ相関値を求める。ま
た、±０．５チップずれたＣ／Ａコードとの相関をと
り、その差をＥ−Ｌ相関値として求める。
ンバータ１２により変換されたディジタルデータ列に対
し演算処理によってＩ成分とＱ成分についてＣ／Ａコー
ドとの相関をとり、Ｉ相関値とＱ相関値を求める。ま
た、±０．５チップずれたＣ／Ａコードとの相関をと
り、その差をＥ−Ｌ相関値として求める。
【００１７】分周器１５はシステムクロック信号を分周
して１ｍｓ毎にプロセッサ１４に対して割込信号を与え
る。プロセッサ１４はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からな
り、Ｉ相関値とＱ相関値から受信信号のキャリア位相を
検出し、Ｅ−Ｌ相関値から受信信号に含まれているＣ／
Ａコードの位相を検出し、キャリア位相とＣ／Ａコード
位相の追尾を行う。またプロセッサ１４は後述するよう
に、観測によるドップラシフト周波数と推測によるドッ
プラシフト周波数との差をシステムクロックのクロック
ドリフトとして求め、このシステムクロックのクロック
ドリフトと監視信号分周器１０１の分周比とから、監視
信号の周波数誤差を求める。また、プロセッサ１４は受
信信号およびそれに含まれている情報を基に、測位系で
用いる時系（ＧＰＳ時またはＵＴＣ（協定世界時））の
時刻を求める。さらにプロセッサ１４は、システムクロ
ック信号の分周信号である１ｍｓ毎の割込処理で時刻を
計時する。そして、後述するように、受信信号から生成
した上記時刻情報と上記システムクロックにより計時し
た時刻との差の変化を求め、その時刻差の変化を基に監
視信号の周波数誤差を求める。
して１ｍｓ毎にプロセッサ１４に対して割込信号を与え
る。プロセッサ１４はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からな
り、Ｉ相関値とＱ相関値から受信信号のキャリア位相を
検出し、Ｅ−Ｌ相関値から受信信号に含まれているＣ／
Ａコードの位相を検出し、キャリア位相とＣ／Ａコード
位相の追尾を行う。またプロセッサ１４は後述するよう
に、観測によるドップラシフト周波数と推測によるドッ
プラシフト周波数との差をシステムクロックのクロック
ドリフトとして求め、このシステムクロックのクロック
ドリフトと監視信号分周器１０１の分周比とから、監視
信号の周波数誤差を求める。また、プロセッサ１４は受
信信号およびそれに含まれている情報を基に、測位系で
用いる時系（ＧＰＳ時またはＵＴＣ（協定世界時））の
時刻を求める。さらにプロセッサ１４は、システムクロ
ック信号の分周信号である１ｍｓ毎の割込処理で時刻を
計時する。そして、後述するように、受信信号から生成
した上記時刻情報と上記システムクロックにより計時し
た時刻との差の変化を求め、その時刻差の変化を基に監
視信号の周波数誤差を求める。
【００１８】図２は図１におけるディジタル信号処理回
路１３およびプロセッサ１４部分の構成を示すブロック
図である。図２においてＣＰＵ６１はＲＯＭ６２に予め
書き込まれたプログラムを実行する。ＲＡＭ６３はその
プログラムの実行に際してワーキングエリアとして用い
る。通信インタフェース６４は外部装置に対して各種デ
ータを出力する。キャリアＮＣＯ５１は乗算器５２に対
してキャリア信号（データ）を与え、乗算器５２はＡ／
Ｄコンバータ（図１における１２）からのデータに対し
てキャリア信号のデータを乗算することによってキャリ
ア成分を除去する。Ｃ／Ａコード発生回路５３はシステ
ムクロックに同期してＣＰＵ６１から与えられたＣ／Ａ
コードを、指定された位相で発生する。相関器５４はＩ
相関器、Ｑ相関器およびＥ−Ｌ相関器から成る。Ｉ相関
器とＱ相関器は、受信信号のキャリア周波数におけるＩ
成分とＱ成分について、キャリアＮＣＯ５１の発生した
キャリア信号データとの相関を求める。また、Ｅ−Ｌ相
関器は後述するように、正規のＣ／Ａコード位相から±
０．５チップずれたＣ／Ａコードと受信信号のＣ／Ａコ
ードとの相関値の差を求める。ＣＰＵ６１は相関器５４
の求めたＩ相関値とＱ相関値を基に、受信信号のキャリ
ア位相を検出し、キャリア位相が０になるように、すな
わち受信信号のキャリア位相とキャリアＮＣＯ５１の発
生するキャリア信号データの位相とが一致するように、
キャリアＮＣＯ５１に対するキャリア周波数およびキャ
リア位相の制御データを求め、キャリアＮＣＯ５１へ与
える。またＣＰＵ６１はＥ−Ｌ相関値を基にＣ／Ａコー
ド位相を検出し、Ｃ／Ａコード位相が０になるように、
すなわち受信信号のＣ／Ａコード位相とＣ／Ａコード発
生回路５３の発生するＣ／Ａコードの位相とが一致する
ように、Ｃ／Ａコード発生回路５３に対するＣ／Ａコー
ド位相制御データを求め、これをＣ／Ａコード発生回路
へ与える。さらにＣＰＵ６１は受信信号から航法メッセ
ージデータを抽出し、時刻情報と複数の衛星の軌道情報
およびＣ／Ａコード位相から測位演算を行う。また後述
するように、受信信号の観測によるドップラシフト周波
数と、計算によるドップラシフト周波数との差をシステ
ムクロックのクロックドリフトとして求め、このシステ
ムクロックのクロックドリフトと監視信号分周器１０１
の分周比とから、監視信号の周波数誤差を求め、そのデ
ータを通信インタフェース６４を介して外部へ出力す
る。
路１３およびプロセッサ１４部分の構成を示すブロック
図である。図２においてＣＰＵ６１はＲＯＭ６２に予め
書き込まれたプログラムを実行する。ＲＡＭ６３はその
プログラムの実行に際してワーキングエリアとして用い
る。通信インタフェース６４は外部装置に対して各種デ
ータを出力する。キャリアＮＣＯ５１は乗算器５２に対
してキャリア信号（データ）を与え、乗算器５２はＡ／
Ｄコンバータ（図１における１２）からのデータに対し
てキャリア信号のデータを乗算することによってキャリ
ア成分を除去する。Ｃ／Ａコード発生回路５３はシステ
ムクロックに同期してＣＰＵ６１から与えられたＣ／Ａ
コードを、指定された位相で発生する。相関器５４はＩ
相関器、Ｑ相関器およびＥ−Ｌ相関器から成る。Ｉ相関
器とＱ相関器は、受信信号のキャリア周波数におけるＩ
成分とＱ成分について、キャリアＮＣＯ５１の発生した
キャリア信号データとの相関を求める。また、Ｅ−Ｌ相
関器は後述するように、正規のＣ／Ａコード位相から±
０．５チップずれたＣ／Ａコードと受信信号のＣ／Ａコ
ードとの相関値の差を求める。ＣＰＵ６１は相関器５４
の求めたＩ相関値とＱ相関値を基に、受信信号のキャリ
ア位相を検出し、キャリア位相が０になるように、すな
わち受信信号のキャリア位相とキャリアＮＣＯ５１の発
生するキャリア信号データの位相とが一致するように、
キャリアＮＣＯ５１に対するキャリア周波数およびキャ
リア位相の制御データを求め、キャリアＮＣＯ５１へ与
える。またＣＰＵ６１はＥ−Ｌ相関値を基にＣ／Ａコー
ド位相を検出し、Ｃ／Ａコード位相が０になるように、
すなわち受信信号のＣ／Ａコード位相とＣ／Ａコード発
生回路５３の発生するＣ／Ａコードの位相とが一致する
ように、Ｃ／Ａコード発生回路５３に対するＣ／Ａコー
ド位相制御データを求め、これをＣ／Ａコード発生回路
へ与える。さらにＣＰＵ６１は受信信号から航法メッセ
ージデータを抽出し、時刻情報と複数の衛星の軌道情報
およびＣ／Ａコード位相から測位演算を行う。また後述
するように、受信信号の観測によるドップラシフト周波
数と、計算によるドップラシフト周波数との差をシステ
ムクロックのクロックドリフトとして求め、このシステ
ムクロックのクロックドリフトと監視信号分周器１０１
の分周比とから、監視信号の周波数誤差を求め、そのデ
ータを通信インタフェース６４を介して外部へ出力す
る。
【００１９】図３は受信信号に含まれるＣ／Ａコードの
構成を示す図である。Ｃ／Ａコードのチップ率（ビット
率）は１．０２３Ｍｂｐｓ、コード長は１０２３ビット
であり、１コード長が１ｍｓの周期で繰り返されてい
る。
構成を示す図である。Ｃ／Ａコードのチップ率（ビット
率）は１．０２３Ｍｂｐｓ、コード長は１０２３ビット
であり、１コード長が１ｍｓの周期で繰り返されてい
る。
【００２０】図４は受信信号に含まれているＣ／Ａコー
ドに対する受信機側で発生したＣ／Ａコードの位相差と
両者の相関値との関係を示す図である。図２に示したＣ
／Ａコード発生回路５３は、比較しようとするＣ／Ａコ
ード位相に対して０．５チップ進んだＣ／ＡコードＥ
と、０．５チップ遅れたＣ／ＡコードＬをそれぞれ発生
し、相関器５４はそれぞれについて相関値を求める。図
４において、（Ｐ）は遅れ進みのないＣ／Ａコードの位
相を表している。図４の（Ａ）に示す例では、比較しよ
うとするＣ／Ａコードの位相が受信信号のＣ／Ａコード
より少し遅れているため、０．５チップ進んだＣ／Ａコ
ードとの相関値ＣE は０．５チップ遅れたＣ／Ａコード
との相関値ＣL より高くなる。この２つの相関値ＣE と
ＣL との差（Ｅ−Ｌ相関値）から受信機側で発生したＣ
／Ａコードと受信信号のＣ／Ａコードとの位相差を求
め、ＣE とＣL の差が最も小さくなる方向にＣ／Ａコー
ドの位相を制御する。図４の（Ｂ）に示すように、比較
すべきＣ／Ａコードの位相が受信信号のＣ／Ａコードの
位相に完全に一致すれば、ＣE ＝ＣL となる。
ドに対する受信機側で発生したＣ／Ａコードの位相差と
両者の相関値との関係を示す図である。図２に示したＣ
／Ａコード発生回路５３は、比較しようとするＣ／Ａコ
ード位相に対して０．５チップ進んだＣ／ＡコードＥ
と、０．５チップ遅れたＣ／ＡコードＬをそれぞれ発生
し、相関器５４はそれぞれについて相関値を求める。図
４において、（Ｐ）は遅れ進みのないＣ／Ａコードの位
相を表している。図４の（Ａ）に示す例では、比較しよ
うとするＣ／Ａコードの位相が受信信号のＣ／Ａコード
より少し遅れているため、０．５チップ進んだＣ／Ａコ
ードとの相関値ＣE は０．５チップ遅れたＣ／Ａコード
との相関値ＣL より高くなる。この２つの相関値ＣE と
ＣL との差（Ｅ−Ｌ相関値）から受信機側で発生したＣ
／Ａコードと受信信号のＣ／Ａコードとの位相差を求
め、ＣE とＣL の差が最も小さくなる方向にＣ／Ａコー
ドの位相を制御する。図４の（Ｂ）に示すように、比較
すべきＣ／Ａコードの位相が受信信号のＣ／Ａコードの
位相に完全に一致すれば、ＣE ＝ＣL となる。
【００２１】図５は受信信号に含まれる航法メッセージ
の構成を示す図である。航法メッセージはビット率５０
ｂｐｓ、全ビット数１５００ビットを主フレームとする
データであり、６秒３００ビットずつの５つのサブフレ
ーム（サブフレーム１〜サブフレーム５）に分割されて
いる。これらのフレーム内には衛星の軌道情報、電離層
の補正係数、衛星の時計の補正係数、週の初めからのＧ
ＰＳ時による経過時間（秒）の情報などが含まれてい
る。
の構成を示す図である。航法メッセージはビット率５０
ｂｐｓ、全ビット数１５００ビットを主フレームとする
データであり、６秒３００ビットずつの５つのサブフレ
ーム（サブフレーム１〜サブフレーム５）に分割されて
いる。これらのフレーム内には衛星の軌道情報、電離層
の補正係数、衛星の時計の補正係数、週の初めからのＧ
ＰＳ時による経過時間（秒）の情報などが含まれてい
る。
【００２２】図６はシステムクロック信号をカウントす
るフリーランカウンタから出力される信号に基づく１ｍ
ｓ毎の割り込み処理の手順を示すフローチャートであ
る。この処理では図２に示した相関器５４からＥ−Ｌ相
関値、Ｉ相関値およびＱ相関値をそれぞれ読み取り、こ
れらをＲＡＭ６３の所定のデータバッファエリアへ格納
する。
るフリーランカウンタから出力される信号に基づく１ｍ
ｓ毎の割り込み処理の手順を示すフローチャートであ
る。この処理では図２に示した相関器５４からＥ−Ｌ相
関値、Ｉ相関値およびＱ相関値をそれぞれ読み取り、こ
れらをＲＡＭ６３の所定のデータバッファエリアへ格納
する。
【００２３】図７は上記割り込み処理以外のタイミング
で行われる処理内容を示すフローチャートである。図７
において「ループフィルタの演算」処理では、上記デー
タバッファエリアから各相関値を読み取り、後述するよ
うにキャリア位相／周波数およびＣ／Ａコード位相の追
尾のための演算を行う。「各種データ出力」処理では、
このようにして求めた制御データを図２に示したキャリ
アＮＣＯ５１およびＣ／Ａコード発生回路５３へそれぞ
れ出力し、監視信号の周波数誤差のデータを外部へ出力
する。また、「測位演算」処理では、各衛星のＣ／Ａコ
ード位相から受信点の測位演算を行い、またキャリア周
波数から受信点の測位座標系に対する３次元方向の速度
を求める。但し、受信機が大地に固定されているのであ
れば、この速度演算は不要である。なお、「その他」の
処理では、図５に示した航法メッセージからの時刻情報
や衛星の軌道情報の抽出、測位に用いるべき衛星の割
当、各衛星の追尾のステータス変更および信号中断時の
処理等を行う。
で行われる処理内容を示すフローチャートである。図７
において「ループフィルタの演算」処理では、上記デー
タバッファエリアから各相関値を読み取り、後述するよ
うにキャリア位相／周波数およびＣ／Ａコード位相の追
尾のための演算を行う。「各種データ出力」処理では、
このようにして求めた制御データを図２に示したキャリ
アＮＣＯ５１およびＣ／Ａコード発生回路５３へそれぞ
れ出力し、監視信号の周波数誤差のデータを外部へ出力
する。また、「測位演算」処理では、各衛星のＣ／Ａコ
ード位相から受信点の測位演算を行い、またキャリア周
波数から受信点の測位座標系に対する３次元方向の速度
を求める。但し、受信機が大地に固定されているのであ
れば、この速度演算は不要である。なお、「その他」の
処理では、図５に示した航法メッセージからの時刻情報
や衛星の軌道情報の抽出、測位に用いるべき衛星の割
当、各衛星の追尾のステータス変更および信号中断時の
処理等を行う。
【００２４】図８は上記ループフィルタの演算処理の手
順を示すフローチャートである。まず受信点に対する衛
星の相対運動から受信信号の受けるドップラシフト周波
数を推測する。次にデータバッファエリアより各相関値
を読み出し、受信信号のＣ／Ａコード位相とキャリア位
相およびキャリア周波数の追尾を行うために、図２に示
したＣ／Ａコード発生回路５３に与えるべきコード位相
制御データおよびキャリアＮＣＯ５１に対して与えるべ
きキャリア位相／周波数制御データを求める。またこれ
とともに観測によるドップラシフト周波数を検出する。
この観測によるドップラシフト周波数は、キャリアＮＣ
Ｏ５１に対して制御データを与えてキャリア位相および
キャリア周波数の追尾を行う過程で、その推定誤差から
検出する。その後、すでに求めている推測によるドップ
ラシフト周波数と上記観測によるドップラシフト周波数
との差をシステムクロックのクロックドリフトとして求
める。そして、このクロックドリフトと監視信号分周器
１０１の分周比に基づいて監視信号の周波数誤差を求め
る。ここで、監視信号の周波数をｆｏ、システムクロッ
クの周波数をｆ１、クロックドリフトをΔｆ１、監視信
号分周器１０１の分周比をｆ１／ｆｏとすれば、監視信
号の周波数誤差Δｆｏは、Δｆｏ＝（ｆｏ／ｆ１）・Δ
ｆ１として求める。
順を示すフローチャートである。まず受信点に対する衛
星の相対運動から受信信号の受けるドップラシフト周波
数を推測する。次にデータバッファエリアより各相関値
を読み出し、受信信号のＣ／Ａコード位相とキャリア位
相およびキャリア周波数の追尾を行うために、図２に示
したＣ／Ａコード発生回路５３に与えるべきコード位相
制御データおよびキャリアＮＣＯ５１に対して与えるべ
きキャリア位相／周波数制御データを求める。またこれ
とともに観測によるドップラシフト周波数を検出する。
この観測によるドップラシフト周波数は、キャリアＮＣ
Ｏ５１に対して制御データを与えてキャリア位相および
キャリア周波数の追尾を行う過程で、その推定誤差から
検出する。その後、すでに求めている推測によるドップ
ラシフト周波数と上記観測によるドップラシフト周波数
との差をシステムクロックのクロックドリフトとして求
める。そして、このクロックドリフトと監視信号分周器
１０１の分周比に基づいて監視信号の周波数誤差を求め
る。ここで、監視信号の周波数をｆｏ、システムクロッ
クの周波数をｆ１、クロックドリフトをΔｆ１、監視信
号分周器１０１の分周比をｆ１／ｆｏとすれば、監視信
号の周波数誤差Δｆｏは、Δｆｏ＝（ｆｏ／ｆ１）・Δ
ｆ１として求める。
【００２５】図９は上記各種データ出力の処理内容を示
すフローチャートである。この処理では、上記コード位
相制御データを図２に示したＣ／Ａコード発生回路５３
へ与え、上記キャリア位相／周波数制御データをキャリ
アＮＣＯ５１に与える。また監視信号の周波数誤差デー
タを外部へ出力し、さらに周波数誤差が予め定めた許容
誤差範囲外となったか否かを判定し、許容範囲外となれ
ばアラーム信号を外部へ出力する。
すフローチャートである。この処理では、上記コード位
相制御データを図２に示したＣ／Ａコード発生回路５３
へ与え、上記キャリア位相／周波数制御データをキャリ
アＮＣＯ５１に与える。また監視信号の周波数誤差デー
タを外部へ出力し、さらに周波数誤差が予め定めた許容
誤差範囲外となったか否かを判定し、許容範囲外となれ
ばアラーム信号を外部へ出力する。
【００２６】以上に示した例では、推測によるドップラ
シフト周波数と観測によるドップラシフト周波数との差
から監視信号の周波数誤差を検出するようにしたが、監
視信号の分周信号をシステムクロック信号として受信機
内部で計時した時刻と、測位用衛星からの受信信号を基
に生成した時刻とから監視信号の周波数誤差を検出する
こともできる。図１０はその場合の処理内容を示すフロ
ーチャートである。この処理は毎秒の測位演算の際に行
われるものである。図１に示したプロセッサ１４は、シ
ステムクロック信号の分周信号である１ｍｓ毎の割込処
理で１ｍｓ単位で時刻を計時する。そして、図１０に示
した毎秒の処理ではそのシステムクロックにより計時し
た時刻と受信信号から生成したＧＰＳ時との差Δｔを求
め、前回（１秒前）のΔｔの値（Δｔｏ）との差の変化
を求める。この処理は毎秒行われるので、図１０におけ
るτは１であり、Δｔ−Δｔｏをシステムクロックの周
波数誤差Δｆとして求める。その後、次回の処理に備え
てΔｔｏをΔｔに退避する。
シフト周波数と観測によるドップラシフト周波数との差
から監視信号の周波数誤差を検出するようにしたが、監
視信号の分周信号をシステムクロック信号として受信機
内部で計時した時刻と、測位用衛星からの受信信号を基
に生成した時刻とから監視信号の周波数誤差を検出する
こともできる。図１０はその場合の処理内容を示すフロ
ーチャートである。この処理は毎秒の測位演算の際に行
われるものである。図１に示したプロセッサ１４は、シ
ステムクロック信号の分周信号である１ｍｓ毎の割込処
理で１ｍｓ単位で時刻を計時する。そして、図１０に示
した毎秒の処理ではそのシステムクロックにより計時し
た時刻と受信信号から生成したＧＰＳ時との差Δｔを求
め、前回（１秒前）のΔｔの値（Δｔｏ）との差の変化
を求める。この処理は毎秒行われるので、図１０におけ
るτは１であり、Δｔ−Δｔｏをシステムクロックの周
波数誤差Δｆとして求める。その後、次回の処理に備え
てΔｔｏをΔｔに退避する。
【００２７】もし監視信号に周波数誤差が生じれば、シ
ステムクロックの周波数が変化し、システムクロックの
計時による受信機内部での時刻の歩進に進み・遅れが生
じる。図１０に示した処理は受信機内部での計時による
時刻の進み・遅れからシステムクロックの周波数誤差を
逆に検出するものである。監視信号の周波数誤差を求め
るためには、上記Δｆに監視信号の分周比の逆数を乗じ
ればよい。
ステムクロックの周波数が変化し、システムクロックの
計時による受信機内部での時刻の歩進に進み・遅れが生
じる。図１０に示した処理は受信機内部での計時による
時刻の進み・遅れからシステムクロックの周波数誤差を
逆に検出するものである。監視信号の周波数誤差を求め
るためには、上記Δｆに監視信号の分周比の逆数を乗じ
ればよい。
【００２８】なお、以上に示した例では監視信号を分周
して受信機へシステムクロックとして与えるようにした
が、監視信号の周波数自体を受信機のシステムクロック
の周波数としてもよい。
して受信機へシステムクロックとして与えるようにした
が、監視信号の周波数自体を受信機のシステムクロック
の周波数としてもよい。
【００２９】
【発明の効果】請求項１，２に記載の発明によれば、測
位システムにおける高精度な周波数信号を基準として、
監視対象である信号の周波数を監視するものであるた
め、従来のような周波数カウンタやリファレンス周波数
信号を発生する装置が不要となる。そのため、高い周波
数精度での監視を行う場合でも、装置の大型化およびコ
ストの上昇を招かず、さらに稼働状態での連続監視が可
能となる。
位システムにおける高精度な周波数信号を基準として、
監視対象である信号の周波数を監視するものであるた
め、従来のような周波数カウンタやリファレンス周波数
信号を発生する装置が不要となる。そのため、高い周波
数精度での監視を行う場合でも、装置の大型化およびコ
ストの上昇を招かず、さらに稼働状態での連続監視が可
能となる。
【図１】第１の実施形態に係る基準周波数信号発生装置
の全体の構成を示すブロック図である。
の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】図１におけるディジタル信号処理回路１３およ
びプロセッサ１４部分の構成を示すブロック図である。
びプロセッサ１４部分の構成を示すブロック図である。
【図３】Ｃ／Ａコードの構成例を示す図である。
【図４】受信信号のＣ／Ａコードと発生した受信機側Ｃ
／Ａコードとの相関値の関係を示す図である。
／Ａコードとの相関値の関係を示す図である。
【図５】航法メッセージの構成を示す図である。
【図６】１ｍｓ毎に行われる割込処理の内容を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図７】割込処理以外の所定のタイミングに基づく処理
内容を示すフローチャートである。
内容を示すフローチャートである。
【図８】ループフィルタの演算処理の手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図９】各種データの出力処理の内容を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図１０】監視信号の他の周波数誤差検出の処理内容を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
１−ＧＰＳアンテナ １００−ＧＰＳ受信機 １０１−監視信号分周器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩谷 善郎 兵庫県西宮市芦原町９番52号 古野電気株 式会社内 (72)発明者 池見 智治 兵庫県西宮市芦原町９番52号 古野電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5J062 AA11 CC07 DD12 EE03 5K042 AA05 BA11 CA02 CA12 CA21 DA22 EA02 EA14 FA11 FA15 GA06 GA11 HA13
Claims (2)
- 【請求項１】 監視信号の分周信号または監視信号を受
信機内部のシステムクロック信号として入力する手段
と、測位用衛星から送信された信号を受信するととも
に、受信信号の観測によるキャリア周波数またはドップ
ラシフト周波数を検出する手段と、受信信号から受信点
に対する前記測位用衛星の相対運動を求めるとともに、
受信信号のキャリア周波数またはドップラシフト周波数
を推測し、この推測によるキャリア周波数またはドップ
ラシフト周波数と、前記観測によるキャリア周波数また
はドップラシフト周波数との差をシステムクロック信号
のクロックドリフトとして求めるとともに、該クロック
ドリフトを基に監視信号の周波数誤差を求める手段とを
設けて成る周波数監視装置。 - 【請求項２】 監視信号の分周信号または監視信号をシ
ステムクロック信号として時刻を計時する手段と、測位
用衛星から送信された信号を受信するとともに、受信信
号から時刻情報を生成する手段と、該生成した時刻情報
と前記システムクロックによる時刻との差の変化を求め
るとともに、この時刻差の変化を基に監視信号の周波数
誤差を求める手段とを設けて成る周波数監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10349742A JP2000171499A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 周波数監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10349742A JP2000171499A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 周波数監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000171499A true JP2000171499A (ja) | 2000-06-23 |
Family
ID=18405803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10349742A Pending JP2000171499A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 周波数監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000171499A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018036274A (ja) * | 2011-10-25 | 2018-03-08 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | ナビゲーションシステム受信機におけるクロックドリフトプロファイル判定 |
| WO2020214680A1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-10-22 | The Regents Of The University Of California | Receiver design for doppler positioning with low earth orbit satellites and differential carrier phase measurements |
-
1998
- 1998-12-09 JP JP10349742A patent/JP2000171499A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018036274A (ja) * | 2011-10-25 | 2018-03-08 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | ナビゲーションシステム受信機におけるクロックドリフトプロファイル判定 |
| WO2020214680A1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-10-22 | The Regents Of The University Of California | Receiver design for doppler positioning with low earth orbit satellites and differential carrier phase measurements |
| US11960018B2 (en) | 2019-04-15 | 2024-04-16 | The Regents Of The University Of California | Receiver design for doppler positioning with low earth orbit satellites and differential carrier phase measurements |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080711 |
|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090721 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091124 |