JP2000338216A - ビーコン受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲環境に関わらず、所定のビーコン局から
の電波を速やかに受信し、且つ不安定な受信状態が続く
ことを防止したビーコン受信機を提供する。 【解決手段】 複数の所定のビーコン局からの電波の受
信信号の信号強度を検出し、信号強度の高いビーコン局
ほど優先順位を高めて、優先順位が高いものから順にデ
ータの復号化を行い、復号化が可能な最初に検出された
ビーコン局を、受信すべきビーコン局として選択する。
そのビーコン局からの受信信号の状態が悪化したとき、
次候補以降のビーコン局の受信状態と比較し、受信状態
が改善される方にビーコン局の切り替えを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、測位用衛星から
送信される電波およびビーコン局からの電波を受信して
相対測位を行うシステムに用いられるビーコン受信機に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＧＰＳにおいては、測位精度を高
める１つの手法として、ＤＧＰＳ（ディファレンシャル
ＧＰＳ）測位などの相対測位が行われている。このＤＧ
ＰＳでは、固定位置に設置されたビーコン局が、複数の
測位用衛星からの電波を受信するとともに、移動局が測
位を行う際の測位精度を高めるための情報を抽出して、
これを放送し、移動局は、複数の測位用衛星からの電波
とビーコン局からの電波をそれぞれ受信して、受信点の
位置を測位するものである。

【０００３】このようなＤＧＰＳサービスを行っている
ビーコン局は、現在全世界で約３００局、日本国内で約
３０局存在し、移動局は、これらのビーコン局のうち最
適なビーコン局からの電波を受信して相対測位を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のＤＧＰＳ測位を
行う受信機には、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰ
Ｓ受信機と、ビーコン局からの電波を受信するビーコン
受信機とが設けられていて、ビーコン受信機は自局（移
動局）に最も近いビーコン局からの電波を受信するよう
に制御を行っていた。

【０００５】すなわち、複数のビーコン局の緯度，経度
データ、受信周波数、ビットレートなどに関する情報が
あらかじめＲＯＭ等に書き込まれていて、ビーコン受信
機はＧＰＳ受信機により求められた自局（移動局）の位
置（緯度，経度）に最も近いビーコン局をＲＯＭのデー
タから抽出し、該当するビーコン局の周波数の電波を受
信するようにしていた。通常は、この最も近いビーコン
局からの電波が直ちに受信されるが、もし受信できなけ
れば、次に近いビーコン局からの電波を受信するように
制御し、そのビーコン局も受信できなければ、更に次に
近いビーコン局、というように実際にビーコン局からの
電波が受信できるまで、近いビーコン局から遠いビーコ
ン局へ順次切り替えながら受信を試みる、というスキャ
ン動作を行っていた。

【０００６】そして、あるビーコン局からの電波の受信
に成功すれば、以降はそのビーコン局からの電波を受信
し続けることとし、もし一定時間（例えば３０秒間）連
続して受信状態が悪くなったなら、次のスキャン動作を
行うようにしていた。

【０００７】このように、従来のビーコン受信機におい
ては、自局（移動局）に最も近いビーコン局を優先して
受信するようにしていたため、必ずしも信号状態の最良
のビーコン局が利用できるとは限らない。すなわち、移
動局に最も近いビーコン局からの電波の信号状態が最良
でなくとも、ある程度の信号強度が得られるため、その
ビーコン局が利用され続けてしまう場合が多い。

【０００８】また逆に、移動局周囲の環境によっては、
最も近いビーコン局からの電波が受信できなかったり、
その信号強度が不安定となる場合があり、このような場
合には、最初に最も近いビーコン局からの電波が受信さ
れてから、その受信状態が悪化した状態が一定時間連続
するまでビーコン局の切り替えが試みられないので、不
安定な受信状態が長時間続くといった問題があった。

【０００９】この発明の目的は、周囲環境に関わらず、
所定のビーコン局からの電波を速やかに受信し、且つ不
安定な受信状態が続くことを防止したビーコン受信機を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、自局に最も
近いビーコン局を優先して受信を行う場合の弊害を避け
るために、複数の所定のビーコン局からの電波の受信信
号の信号強度を検出し、該信号強度の高いビーコン局ほ
ど優先順位を高めて、優先順位が高いものから順にデー
タの復号化を行い、復号化が可能な最初に検出されたビ
ーコン局を、受信すべきビーコン局として選択するビー
コン局選択手段を設ける。

【００１１】このように、受信信号の信号強度の高いビ
ーコン局から順に受信するようにしたため、最も受信状
態の良好なビーコン局からの信号を利用することができ
る。

【００１２】また、この発明は、前記ビーコン局選択手
段を、測位用受信機から移動局の測位結果のデータを受
けて、移動局の位置に近いものから複数のビーコン局を
前記所定のビーコン局とする。

【００１３】これにより、受信信号強度が確率的に高い
ビーコン局について、受信信号強度の検出を行い、受信
信号強度の高いビーコン局からデータの復号化を行うこ
とになるため、最初にビーコン局からの信号が利用可能
となるまでに要する時間を短縮することができる。

【００１４】また、この発明は、受信状態が急激に悪化
せずに、不安定な状態が続くことによる上記問題を解消
するために、前記ビーコン局選択手段により選択された
ビーコン局からの受信信号の信号強度および／または復
号化の誤り率に基づいて受信状態を判定し、復号化可能
な範囲で受信状態が所定のレベルを下回ったとき、前記
複数の所定のビーコン局のうち、優先順位が次位以降の
ビーコン局について信号強度および／または復号化の誤
り率に基づく受信状態を判定し、受信状態の良好なビー
コン局を、新たな受信すべきビーコン局とするビーコン
局切り替え手段を設ける。

【００１５】これにより、現在受信中の受信信号の受信
状態が悪化したとき、信号の復号化が不可能となる前
に、上記優先順位の次位以降のビーコン局についての受
信状態が判定されて、受信状態の良好な方のビーコン局
に切り替えられるため、受信状態の不安定な状態が継続
することがなく、常に受信状態が良好となるようにビー
コン局を選択していくことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態であ
るＤＧＰＳ測位システムを構成するビーコン局と移動局
の構成を示すブロック図である。（Ａ）はビーコン局の
ブロック図であり、ＧＰＳアンテナ２１は複数のＧＰＳ
衛星からの電波を受けて、Ｌ１帯増幅回路２２はこれを
増幅し、ミキサー回路２４はこの信号と局部発振回路２
３による信号とをミキシングして中間周波信号に変換す
る。中間周波増幅回路２５はこれを増幅し、サンプラー
２６はこれを所定周期でサンプリングし、Ａ／Ｄコンバ
ータ２７はその値をディジタルデータに変換する。一
方、データ送信機２９はデータ送信用アンテナ２８か
ら、相対測位用の所定のデータを送信する。ＣＰＵ３１
はＡ／Ｄコンバータ２７により変換されたデータを基に
して、各衛星のＣ／Ａコード位相のサーチおよび追尾を
行うとともに受信点の位置を測位する。そして既知であ
る受信点の位置情報との比較によって、各衛星のＣ／Ａ
コード位相の誤差成分を抽出し、これを自局（ビーコン
局）を識別するためのデータ等と共に所定のフォーマッ
トでデータ送信機２９へ出力する。これらの処理は、Ｒ
ＡＭ３３をワーキングエリアとして用い、ＲＯＭ３２に
予め書き込まれているプログラムを実行することによっ
て行う。このような構成のビーコン局は、基本的に局毎
に放送周波数が異なる。また同一の周波数を用いる場合
でも、そのサービスエリアが重ならないようにしてい
る。

【００１７】図１の（Ｂ）は移動局のブロック図であ
る。ＧＰＳアンテナ１１は複数のＧＰＳ衛星からの電波
を受けて、Ｌ１帯増幅回路１２はこれを増幅し、ミキサ
ー回路１４はこの信号と局部発振回路１３による信号と
をミキシングして中間周波信号に変換する。中間周波増
幅回路１５はこれを増幅し、サンプラー１６はこれを所
定周期でサンプリングし、Ａ／Ｄコンバータ１７はその
値をディジタルデータに変換する。

【００１８】ビーコン受信機１９は、受信回路１９ａ
と、その制御を行う制御回路１９ｂとから成る。制御回
路１９ｂは受信回路１９ａに対して受信すべき周波数を
設定し、受信回路１９ａはその周波数の信号をデータ受
信用アンテナ１８により受信する。また、制御回路１９
ｂは受信信号強度を検出し、データの復号化、パリティ
チェックおよびその誤り率の検知を行う。ＣＰＵ２１は
インタフェース２０を介してビーコン受信機１９による
受信データを読み取る。またＣＰＵ２１は、Ａ／Ｄコン
バータ１７により変換されたデータを基にして、各衛星
のＣ／Ａコード位相のサーチおよび追尾を行い、各衛星
のＣ／Ａコード位相の誤差成分の補正を行って受信点の
測位を行う。測位結果はインタフェース２４を介して表
示器２５へ出力する。これらの処理は、ＲＡＭ２３をワ
ーキングエリアとして用い、ＲＯＭ２２に予め書き込ま
れているプログラムを実行することによって行う。

【００１９】次に、上記ビーコン受信機の制御手順を図
２〜図４を参照して説明する。図２は全体の手順を示す
フローチャートである。まず、各ビーコン局の受信信号
強度等のデータを初期化する（ｎ１）。続いて、ＧＰＳ
受信機より、移動局の緯度，経度データを読み取る（ｎ
２）。そしてビーコン局のスキャン制御を行う（ｎ
３）。データの復調が可能なビーコン局が見つかれば、
その復調したデータをＧＰＳ受信機へ与える処理（ＤＧ
ＰＳメッセージ処理）を行う（ｎ４→ｎ５）。データの
復調が行えない間は、ＧＰＳ受信機からの移動局の緯
度，経度データの読み取りおよびスキャン制御を繰り返
す（ｎ２→ｎ３→ｎ４→ｎ２）。

【００２０】図３は上記スキャン制御の処理手順を示す
フローチャートである。まず最初のスキャン制御である
か否かを判定する（ｎ１０）。最初にスキャン制御を行
う場合には、または、後述するスキャン動作リセットの
処理が行われて、スキャン動作をやり直す状態であると
きには、スキャンデータの初期化を行う（ｎ１１）。こ
のデータは受信すべきビーコン局の優先順位に関するデ
ータである。受信を試みるべきビーコン局の候補（以
下、この局を「候補局」という。）が未だ設定されてい
なければ、続いて移動局の緯度，経度データの有無を判
定する（ｎ１２→ｎ１３）。すでにＧＰＳ受信機が移動
局の測位を行っていれば、その移動局の緯度，経度デー
タを基にして、移動局から近い順の５つのビーコン局に
ついて、その受信信号強度（ＳＳレベル）を検出し、信
号強度の高い順に並び替えを行う（ｎ１４）。そして、
第１候補である最も信号強度の高いビーコン局の電波を
受信するように、受信回路（図１（Ｂ）の１９ａ）に対
して、受信周波数を設定する（ｎ１５）。これにより、
以降はその周波数での受信が行われ、実際にデータの復
調が可能であればデータが求められる。

【００２１】もし、ＧＰＳ受信機が移動局の測位を未だ
行っていない時点では、移動局からの距離に無関係に、
２８３．５〜３２５ｋＨｚを０．５ｋＨｚステップです
べてのビーコン局の周波数について受信信号強度を求め
て、その信号強度の高い順に、候補局の周波数を並び替
える（ｎ１３→ｎ１７）。

【００２２】このように候補局が設定された後はｎ１０
→ｎ１２→ｎ１６→ＲＥＴＵＲＮの経路を繰り返す。

【００２３】図４は、上記局比較切替処理の手順を示す
フローチャートである。まず受信信号強度が所定値以上
であるか否か、およびパリティチェックによる誤り率が
所定値に達していないか否か、によって受信信号が適性
であるかどうかを判定する（ｎ３０）。受信信号強度が
低下したり、誤り率が大きくなったりして、受信信号状
態が適性でなくなると、図３のステップｎ１４またはｎ
１７で求められた候補局のうち次候補のビーコン局の周
波数を、受信周波数として設定する（ｎ３１）。その
後、この新たな受信周波数の受信信号強度と受信信号の
誤り率を求め、ステップｎ３１で受信周波数を切り替え
る前の状態に比較して信号状態が向上したか否かを判定
する（ｎ３２）。もし同等以上であれば、切り替えてい
る現在のビーコン局を、そのまま受信すべき局として設
定する（ｎ３３）。もし信号状態が却って低下するので
あれば、受信すべきビーコン局を元の局に戻す（ｎ３
４）。そして、次回の局比較切替処理に備えて、比較す
べき局を次候補の局に設定しておく（ｎ３５→ｎ３
６）。但し、今回の局比較切替処理が、ステップｎ１４
で設定された５局の候補局またはステップｎ２２で設定
された上位５局の候補局のうち最後の候補局についての
比較であったなら、すなわち比較すべきすべての候補局
について信号状態の比較を行っても、現在受信中の局よ
り信号状態の良い局がなければ、スキャン動作をリセッ
トする（ｎ３７）。これによりスキャン制御を初めから
やり直すことになる。

【００２４】次に、第２の実施形態に係るビーコン受信
機のスキャン制御について、図５を参照して説明する。
以上に示した例では、候補局が一旦定められた後は、新
たにスキャン動作が行われるまで、候補局が変更されな
いようにしたが、この第２の実施形態では、移動局の移
動に応じて候補局を順次変更するようにしたものであ
る。

【００２５】図５は第２の実施形態におけるスキャン制
御の処理手順を示すフローチャートである。図５のステ
ップｎ１８では、前回候補局が設定されたときから移動
局が所定距離以上または所定時間以上にわたって移動し
たか否かを判定する。もし、所定距離以上または所定時
間以上にわたって移動していれば、その時点で再度候補
局の設定を行う（ｎ１８→ｎ１３）。その他の処理は第
１の実施形態の場合と同様である。

【００２６】このようにして、移動局が移動しても、常
に受信信号強度の高い順のビーコン局を候補局として設
定することができる。その結果、常に信号状態の最良の
ビーコン局が利用できるようになる。また、局比較切替
処理で、受信信号状態のより良好なビーコン局の受信を
試みることになるので、ビーコン局の切替によって常に
安定した受信状態を保てるようになる。

【００２７】なお、以上に示した実施形態では、ビーコ
ン局からの電波を受信する受信回路の受信チャンネルが
１チャンネル分のみである場合の例を示したが、これを
２チャンネル設けて、ビーコン局からの信号を一方のチ
ャンネルで受信しながら、上記局比較切替処理におい
て、比較対象とすべきビーコン局を他方のチャンネルで
受信するようにしてもよい。これにより、ビーコン局か
らの信号を中断することなく利用できるようになる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ビーコ
ン局からの電波の受信信号の信号強度の高いビーコン局
から順に受信するようにしたため、最も良好な受信状態
でビーコン局からの信号を利用することができる。

【００２９】請求項２に記載の発明によれば、受信信号
強度が確率的に高いビーコン局について、受信信号強度
の検出を行い、受信信号強度の高いビーコン局からデー
タの復号化を行うことになるため、最初にビーコン局か
らの信号が利用可能となるまでに要する時間を短縮する
ことができる。

【００３０】請求項３に記載の発明によれば、現在受信
中の受信信号の受信状態が悪化したとき、上記優先順位
の次位以降のビーコン局についての受信状態が判定され
て、受信状態の良好な方のビーコン局に切り替えられる
ため、受信状態の不安定な状態が継続することがなく、
常に受信状態が良好となるようにビーコン局を選択して
いくことができる。

【００３１】請求項４に記載の発明によれば、移動局の
移動にともなって、受信信号強度の高い順のビーコン局
を候補局として設定することができる。その結果、常に
信号状態の最良のビーコン局が利用できるようになる。
また、局比較切替処理で、受信信号状態のより良好なビ
ーコン局の受信を試みることになるので、ビーコン局の
切替によって常に安定した受信状態を保てるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＤＧＰＳ測位システムにおけるビーコン局と移
動局の構成を示すブロック図

【図２】ビーコン受信機の全体の処理手順を示すフロー
チャート

【図３】スキャン制御に関する処理手順を示すフローチ
ャート

【図４】局比較切替処理に関する手順を示すフローチャ
ート

【図５】ビーコン受信機のスキャン制御に関する他の処
理手順の例を示すフローチャート

【符号の説明】

１１，２１−ＧＰＳアンテナ １８−データ受信用アンテナ ２８−データ送信用アンテナ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ相対測位用のデータを符号化し
   て放送する複数のビーコン局からの電波のうち所定の電
   波を受信し、当該電波に含まれている相対測位用のデー
   タを、複数の測位用衛星からの電波を受信して移動局の
   測位を行う測位用受信機に対して与えるビーコン受信機
   において、 複数の所定のビーコン局からの電波の受信信号の信号強
   度を検出し、該信号強度の高いビーコン局ほど優先順位
   を高めて優先順位が高いものから順にデータの復号化を
   行い、復号化が可能な最初に検出されたビーコン局を、
   受信すべきビーコン局として選択するビーコン局選択手
   段を設けたことを特徴とするビーコン受信機。
2. 【請求項２】 前記ビーコン局選択手段は、前記測位用
   受信機から移動局の測位結果のデータを受けて、移動局
   の位置に近いものから複数のビーコン局を前記所定のビ
   ーコン局とすることを特徴とする請求項１に記載のビー
   コン受信機。
3. 【請求項３】 前記ビーコン局選択手段により選択され
   たビーコン局からの受信信号の信号強度および／または
   復号化の誤り率に基づいて受信状態を判定し、復号化可
   能な範囲で受信状態が所定のレベルを下回ったとき、前
   記複数の所定のビーコン局のうち、優先順位が次位以降
   のビーコン局について信号強度および／または復号化の
   誤り率に基づく受信状態を判定し、受信状態の良好なビ
   ーコン局を、新たな受信すべきビーコン局とするビーコ
   ン局切り替え手段を設けたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載のビーコン受信機。
4. 【請求項４】 前記ビーコン局選択手段は、前記移動局
   が所定距離または所定時間にわたって移動する毎に前記
   受信すべきビーコン局の選択を行うことを特徴とする請
   求項３に記載のビーコン受信機。