JP2000356671A

JP2000356671A - 全天サーチ方法

Info

Publication number: JP2000356671A
Application number: JP11167793A
Authority: JP
Inventors: Kazutada Tanda; 和忠反田
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】従来に比べ全天サーチ手順を早期に完了させ
られるようにする。【解決手段】ＧＰＳ信号受信部１２によりその信号を
受信したＧＰＳ衛星の衛星番号、受信時刻、受信レベル
等の情報を受信履歴記憶部２６により記憶させておく。
全天サーチが必要になった場合、受信制御演算部２２
は、受信履歴記憶部２６上に記憶されている受信履歴に
基づき、全天サーチの際のサーチの順番及び頻度を決定
し、その結果に応じてＧＰＳ信号受信部１２の動作を制
御する。

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(Global Po
sitioning Sysytem)等の測位システムに関し、特に全測
位衛星を対象として可視衛星を探索する全天サーチ方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧＰＳに代表されるＧＮＳＳ(Global Na
vigation Satellite System)においては、地球周回軌道
上に測位衛星を多数打ち上げておき、これら測位衛星か
ら送信される信号に基づき地球上の受信機が自分の現在
位置等を求める。この処理即ち測位を実行するには、そ
の受信機において、測位に必要な個数以上の測位衛星か
ら信号を受信しなければならない。従って、測位を実行
するに際しては、その測位衛星から送信された信号を捕
捉受信できる様な測位衛星を必要個数以上選択する処
理、即ち衛星選択処理を、実行する必要がある。

【０００３】衛星選択処理を実行するには、現在の時刻
における受信機と各測位衛星との相対的位置関係が大ま
かにわかっていなければならない。より詳細には、現在
の時刻、現在の時刻における受信機の概略の位置、並び
に、各測位衛星がどのような軌道をたどっており各時刻
においてその軌道上のどこの位置に存するのかを示す軌
道情報、という三種類の情報が必要である。これらのう
ちいずれかが欠けているときや、受信機又は測位衛星に
不調が見られるときには、受信機は全天サーチを実行す
る。全天サーチは、各企業の商品においてサーチ・ザ・
スカイ或いはコールド・スタートと呼ばれている。全天
サーチは、全測位衛星（ＧＰＳでいえば３２個のＧＰＳ
衛星）を対象として各測位衛星からの信号捕捉受信を試
行し、試行に成功した測位衛星を以て可視衛星とみな
し、測位に使用する測位衛星として選択する、という機
能乃至処理である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おける全天サーチには時間がかかるという問題点があっ
た。ＧＮＳＳでは測位衛星から信号をスペクトル拡散変
調して送信しており、受信機側では、測位衛星から送信
される信号の搬送波及びスペクトル拡散用の擬似雑音コ
ードの双方について同期をかけることにより、測位衛星
からの信号を捕捉している。また、捕捉の試行は、擬似
コードの各ビット（各位相）毎に行う必要がある。従っ
て、全天サーチに要する時間は、１回の捕捉動作に要す
る時間×測位衛星の個数×擬似雑音コードのビット数／
受信機内に設けられている同期回路の個数、という式に
より、与えられる。同期回路の個数を十分多くすれば短
時間での全天サーチも可能であろうが、通常、ハードウ
エア規模上の制約により、同期回路の個数には厳しい上
限が課せられている。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ハードウエア規模
を肥大させることなく全天サーチに要する時間を短縮す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、（１）地球周回軌道上にある測位
衛星のうち現在位置から見通せる位置にある可視衛星を
所定個数以上選択し、選択した測位衛星から受信する信
号に基づき測位演算を行う装置により実行され、（２）
可視衛星を探索するために全測位衛星を対象としてその
捕捉を試行する全天サーチ方法において、（３）探索に
より捕捉に成功する可能性が高い順に従い各測位衛星の
捕捉を順番に試行することを特徴とする。或いは、
（４）探索により捕捉に成功する可能性が高い順に従い
測位衛星又はそのグループ毎に試行頻度を設定し、設定
された試行頻度を以て各測位衛星の捕捉を試行すること
を特徴とする。より好ましくは、（５）探索により捕捉
に成功する可能性が高い順に従い各測位衛星の捕捉を順
番に試行しつつも、探索により捕捉に成功する可能性が
他の測位衛星より高い測位衛星又はそのグループについ
ては、上記順番からはずしより高い頻度を以てその捕捉
を試行することとする。そして、（６）探索により捕捉
に成功する可能性を、例えば、過去における各測位衛星
からの信号受信履歴に基づき判断するものとする。

【０００７】このように、全天サーチに際し、探索によ
り捕捉に成功する可能性に基づき、試行の順番、頻度又
はその組合せを設定することにより、全天サーチを開始
してからさほど時間が経過しないうちに必要個数の可視
衛星を発見できる可能性が、高まる。即ち、本発明によ
れば、全天サーチに要する時間を短縮できる。また、探
索により捕捉に成功する可能性は、過去における各測位
衛星からの信号受信履歴の利用により、判断できる。こ
こで言うところの信号受信履歴とは、衛星選択に利用で
きる各種のパラメータを指す。例えば、各測位衛星を特
定する情報（衛星番号等）と、その測位衛星からの最近
における信号受信時刻との組合せや、更にこれと信号受
信レベルとの組合せ等である。

【０００８】なお、ＧＰＳ受信機にて信号受信履歴を保
存しておくことは、広い意味では、従来から行われてい
た。例えば、特開平７−２７０５１５号公報に記載され
ているＧＰＳ受信機では、電源がオンした直後に、電源
がオフする直前に測位に使用していたＧＰＳ衛星を再捕
捉しようとする。また、特開平１０−２６８０２２号公
報に記載されているＧＰＳ受信機においては、ＧＰＳ衛
星からの信号電波が遮断されたときに、遮断前に捕捉し
ていたＧＰＳ衛星を再捕捉しようとする。これら、先行
技術に係るＧＰＳ受信機では、信号受信履歴をＧＰＳ衛
星の再捕捉のために使用しており、全天サーチには使用
していない。また、これらの先行技術では、探索により
捕捉に成功する可能性についての判断は、何ら行われて
いない。従って、これらの先行技術は本発明の適用対象
とは異なる処理を対象とするものであり、またこれらの
先行技術は本発明の構成上の特徴である探索時捕捉成功
能性判断を開示も示唆もしていない。また、信号受信履
歴の利用が本発明の一実施形態に過ぎないことにも留意
されたい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。

【００１０】図１に、本発明の一実施形態に係るＧＰＳ
受信機の構成を示す。この図に示すＧＰＳ受信機は、Ｇ
ＰＳ衛星から送信される信号をアンテナ１０及びＧＰＳ
信号受信部１２により受信し、受信した信号に基づき擬
似距離測定部１４がＧＰＳ衛星までの擬似距離を測定す
る一方で航法データ復調部１６が当該受信信号から航法
データを復調する構成を有している。位置計算部１８
は、擬似距離及び航法データに基づき現在位置等を導出
し、その結果をナビゲーション装置２０及び受信制御演
算部２２に供給する（測位動作）。受信制御演算部２２
は、航法データ中の時刻情報に基づき校正される時計部
２４から現在の時刻に関する情報を、航法データ復調部
１６から航法データ特にＧＰＳ衛星の軌道を示す情報
（アルマナックデータ等。場合によってはエフェメリス
データでもよい）を、更に位置計算部１８から現在位置
の概略値（例えば前回の測位結果）を、それぞれ入力し
て、これらに基づき、測位に使用するＧＰＳ衛星の組合
せを決定する（衛星選択動作）。ＧＰＳ信号受信部１２
は、単数又は複数の同期回路（ＰＬＬ等）を内蔵してお
り、受信制御演算部２２により決定された組合せに係る
ＧＰＳ衛星からの信号を受信捕捉する。なお、以上の動
作については従来から周知であるので詳細な説明は省略
する。

【００１１】本実施形態においては、上述の動作を実行
している経過で、ＧＰＳ衛星からの信号受信履歴を受信
履歴記憶部２６により記憶する。受信履歴記憶部２６に
より記憶されるのは、例えば図２（ａ）に示されるよう
に、「衛星番号」、「受信時刻」及び「受信レベル」の
組合せである。「衛星番号」は３２個のＧＰＳ衛星のい
ずれかを特定する情報であり、「受信時刻」は対応する
「衛星番号」に係るＧＰＳ衛星から最近信号を受信した
時刻（日付含む）であり、「受信レベル」はそのＧＰＳ
衛星から最近信号を受信したときのその信号のレベルで
ある。何れも、ＧＰＳ信号受信部１２から得ることがで
きる。なお、「受信レベル」については適宜省略するこ
とも可能であるし、逆に、ＧＰＳ衛星の捕捉可能性につ
いての判断に役立つその他の情報を受信履歴記憶部２６
に記憶させるようにしてもよい。

【００１２】受信履歴記憶部２６により記憶されている
情報は、全天サーチ実行時に利用される。全天サーチ手
順は、ナビゲーション装置２０から受信制御演算部２２
への指令により、或いは受信制御演算部２２内部での判
断により、起動される。例えば、ＧＰＳ衛星の不調等が
原因で、衛星選択動作の実行に必要な情報（現在時刻、
概略現在位置及び軌道情報）のうちいずれかが得られて
いないときには、受信制御演算部２２内で全天サーチ手
順の起動トリガが発生する。また、搭載に係る移動体が
所定時間以上又は所定距離以上移動しているにもかかわ
らず位置計算部１８から測位結果が得られないときに
は、ナビゲーション装置２０が全天サーチ手順の起動ト
リガを発する。なお、搭載に係る移動体が車両である場
合、車速計による車速表示のためのスピードパルスや、
車両方位を検出するためのジャイロセンサの出力等を、
ナビゲーション装置２０による起動判断に使用できる。

【００１３】このような判断によって全天サーチ手順の
起動条件が成立したと判定されたとき（図３，１０
０）、受信制御演算部２２は、図２（ａ）に示した受信
履歴を並べ替える処理を実行する（１０２）。この並べ
替え処理は、図２（ｂ）に示すように、主として「受信
時刻」に基づき受信履歴を並べ替える処理である。具体
的には、図４に示すように、「受信時刻」が２時間以内
のＧＰＳ衛星についての並び替え処理Ａ、「受信時刻」
が２時間以上７日以内のＧＰＳ衛星についての並び替え
処理Ｂ、並びに「受信時刻」が７日以上のＧＰＳ衛星に
ついての並び替え処理Ｃから構成されている。

【００１４】「受信時刻」が２時間以内のＧＰＳ衛星に
ついては、原則として、受信時刻が最近のものから順に
並べるようにする（Ａ１）。ただし、同一の「受信時
刻」に係るＧＰＳ衛星が複数ある場合には、その中で
「受信レベル」が高いものをより高い順位に並べる（Ａ
２）。また、「受信時刻」が２時間以上７日以内のＧＰ
Ｓ衛星については、「受信時刻」から日数を減算して、
±１２時間以内になるよう当該「受信時刻」を調整する
（Ｂ１）。従って、例えば、あるＧＰＳ衛星についての
「受信時刻」が現在から３日２３時間前であるならば、
調整後の「受信時刻」は−１時間前すなわち１時間後と
なる。このような並べ替えを行うのは、ＧＰＳ衛星が地
球上から見て約２４時間周期で（厳密には２３時間５６
分周期で）元の位置に戻るからである。なお、「受信時
刻」が２時間以上７日以内のＧＰＳ衛星についても、調
整後の「受信時刻」が同じＧＰＳ衛星については、「受
信レベル」が高い順に並べる（Ｂ２）。そして、「受信
時刻」が７日以上の衛星については、並び替え処理Ａ及
びＢによって順位を決定したＧＰＳ衛星がカバーしてい
ない時間帯に比較的長く可視衛星になるＧＰＳ衛星から
順に、高い優先順位が与えられるよう、並び替える。ど
の時間帯に可視衛星になるかについては、使用者によっ
て予め設定されている地域あるいは位置若しくは最近得
られた測位結果を基に、算出する（Ｃ）。

【００１５】受信制御演算部２２は、このような並び替
え処理によって得られた順位の中で、最高順位を有する
ｎ１個を選択し（図３，１０４）、選択したｎ１個のＧ
ＰＳ衛星についてＧＰＳ信号受信部１２による捕捉を試
行する（１０６）。この試行は、ＧＰＳ信号受信部１２
内に設けられている同期回路の個数に応じ、一度にある
いは数度に分けて実行する。その結果、測位に必要な個
数以上のＧＰＳ衛星について捕捉に成功した場合（１０
８）、受信制御演算部２２を含めＧＰＳ受信機の動作は
通常の動作に移行する。

【００１６】また、必要個数以上のＧＰＳ衛星について
まだ捕捉に成功していない場合、受信制御演算部２２
は、まだその捕捉を試行していないＧＰＳ衛星の中から
比較的高順位にあるｎ２個を選択し（１１０）、選択し
たｎ２個のＧＰＳ衛星についてステップ１０６と同様の
処理を実行する（１１２）。その結果、前回のステップ
１０６等と併せ、必要個数以上のＧＰＳ衛星についてそ
の捕捉に成功した場合（１１４）、受信制御演算部２２
及びこれを含むＧＰＳ受信機の動作は通常の動作に移行
する。逆に、必要個数以上のＧＰＳ衛星についてその捕
捉に成功し得ていない場合には、受信制御演算部２２
は、ステップ１０４に戻って引き続き全天サーチを実行
する。この繰り返しによって全てのＧＰＳ衛星について
の捕捉施行が終了した場合（１１６）、受信制御演算部
２２は、最初のＧＰＳ衛星に戻って（１１８）、ステッ
プ１０４以降の動作を繰り返す。

【００１７】従って、本実施形態によれば、全てのＧＰ
Ｓ衛星を対象とする全天サーチ手順を実行するに際し
て、その捕捉に成功する可能性が高いものを予め判断・
導出し、その結果を利用しているため、全天サーチ手順
を早期に成功裡に終了して通常の動作に移行することが
できる。すなわち、全天サーチ手順の実行時間を短縮す
ることができる。そのため、ＧＰＳ衛星の異常等が原因
で衛星選択に必要な情報が欠けるに至った場合、衛星選
択ひいては測位が可能な状態に早期に復旧することが可
能である。また、車庫内での車両の放置やトンネル内の
走行を誤って異常と見なし全天サーチが起動された場合
であっても、その状態から、通常の動作状態に早期に復
旧することができる。

【００１８】なお、上述の実施形態では、並べ替えた受
信履歴に基づきサーチの順序及び頻度の双方を決定して
いたが、本発明は、そのいずれかのみを決定するような
形態によっても実施することができる。また、ステップ
１０４にて選択されるＧＰＳ衛星の個数ｎ１や、ステッ
プ１１０にて選択されるＧＰＳ衛星の個数ｎ２について
は設計的に決定することができるが、具体的には、例え
ば最高順位の４個のＧＰＳ衛星を８個のＧＰＳ衛星サー
チごとにサイドサーチするような構成とするのが好まし
い。そして、本発明は、車両以外の移動体に搭載される
ＧＰＳ受信機や、ＧＰＳ以外のＧＮＳＳ向けの受信機に
も、適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＧＰＳ受信機の構
成を示すブロック図である。

【図２】この実施形態において記憶及び並べ替えの対
象となる受信履歴を示す図であり、（ａ）は受信履歴記
憶部における記憶内容を、（ｂ）は受信制御演算部にお
ける並べ替えの内容を、それぞれ示す概念図である。

【図３】受信制御演算部にて実行される全天サーチ手
順の概要を示すフローチャートである。

【図４】全天サーチ手順を実行する際の受信履歴並べ
替え手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１８位置計算部、２０ナビゲーション装置、２２
受信制御演算部、２６受信履歴記憶部、Ａ〜Ｃ並べ替
え処理。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地球周回軌道上にある測位衛星のうち現
在位置から見通せる位置にある可視衛星を所定個数以上
選択し、選択した測位衛星から受信する信号に基づき測
位演算を行う装置により実行され、可視衛星を探索する
ために全測位衛星を対象としてその捕捉を試行する全天
サーチ方法において、探索により捕捉に成功する可能性が高い順に従い各測位
衛星の捕捉を順番に試行することを特徴とする全天サー
チ方法。
【請求項２】地球周回軌道上にある測位衛星のうち現
在位置から見通せる位置にある可視衛星を所定個数以上
選択し、選択した測位衛星から受信する信号に基づき測
位演算を行う装置により実行され、可視衛星を探索する
ために全測位衛星を対象としてその捕捉を試行する全天
サーチ方法において、探索により捕捉に成功する可能性が高い順に従い測位衛
星又はそのグループ毎に試行頻度を設定し、設定された
試行頻度を以て各測位衛星の捕捉を試行することを特徴
とする全天サーチ方法。
【請求項３】請求項１記載の全天サーチ方法におい
て、探索により捕捉に成功する可能性が高い順に従い各測位
衛星の捕捉を順番に試行しつつも、探索により捕捉に成
功する可能性が他の測位衛星より高い測位衛星又はその
グループについては、上記順番からはずしより高い頻度
を以てその捕捉を試行することを特徴とする全天サーチ
方法。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか記載の全天サ
ーチ方法において、探索により捕捉に成功する可能性を、過去における各測
位衛星からの信号受信履歴に基づき判断することを特徴
とする全天サーチ方法。