JP2001099676A - 測位用受信装置 - Google Patents

測位用受信装置

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JP2001099676A
JP2001099676A JP28049299A JP28049299A JP2001099676A JP 2001099676 A JP2001099676 A JP 2001099676A JP 28049299 A JP28049299 A JP 28049299A JP 28049299 A JP28049299 A JP 28049299A JP 2001099676 A JP2001099676 A JP 2001099676A
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positioning
operation unit
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positioning operation
unit
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Atsushi Itsukaichi
敦 五日市
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低消費電力を保持するとともに、系の切替が行
なわれても、連続した航法データが得られ、さらに衛星
信号の捕捉処理の高速化を図る。 【解決手段】A系10の動作時にGPS衛星信号の捕捉
に必要な捕捉支援情報が不揮発性メモリ15に定期的に
記憶され、A系10からB系20に切り替わった際に、
B系20の測位演算部23がA系10の不揮発性メモリ
15にアクセスして捕捉支援情報を読み出すようにして
いる。そして、B系20の測位演算部23は、読み出し
た捕捉支援情報に基づいて、GPS衛星信号を捕捉して
航法データを演算する。

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、例えばGPS(G
lobal Positioning System) 衛星からの衛星信号を受信
し、この受信信号から自装置の移動方向及び移動位置を
測定する第1系の測位演算部と第2系の測位演算部とを
備える測位用受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば人工衛星等の宇宙航行体に
搭載されるGPS受信装置は、例えばGPS衛星からの
衛星信号を受信して、この受信信号から宇宙航行体の移
動方向及び移動位置を測定している。この種のGPS受
信装置は、図4に示すように、GPSアンテナ11と、
プリアンプ12と、測位演算部13と、テレメトリコマ
ンドライン14とから成るA系10と、同じくGPSア
ンテナ21と、プリアンプ22と、測位演算部23と、
テレメトリコマンドライン24とから成るB系20とを
備えた二重化構成である。
【0003】ここで、各系10,20内の信号処理をA
系10を代表して説明する。GPS衛星から送信された
GPS衛星信号は、GPSアンテナ11で受信され、そ
の直後にプリアンプ12にて低雑音増幅されることによ
りRF(Radio Frequency) 信号に変換され、測位演算部
13に供給される。測位演算部13は、RF信号に基づ
いて測位演算処理を実行することにより自装置の移動距
離を示す航法データを求める。
【0004】ところで、上記GPS受信装置では、例え
ばA系10に故障が発生した場合に、それまで動作して
いなかったB系20を立ち上げる(コールドスタンバ
イ)か、もしくは予め動作させておいたB系20の航法
データを主系の情報として採用する(ホットスタンバ
イ)ことが行われている。
【0005】しかし、コールドスタンバイ及びホットス
タンバイには、以下のような問題点がある。 (1)コールドスタンバイ…途中から立ち上げられるB
系は、その時点でのユーザの位置、速度、時刻などを知
り得ないので、立ち上げられてからGPS衛星信号を捕
捉して航法データを求めるまでの時間が長くなってしま
う。この時間をTTFF(Time To First Fix)とい
い、上記の条件下では通常数10分の時間がかかるとさ
れている。このため、故障発生時に連続した測位データ
もしくは航法データを得ることができない。
【0006】(2)ホットスタンバイ…この場合は、B
系20もA系10と同じように捕捉・航法演算を実行し
ているので、B系に切り替わっても上記(1)のように
データの不連続は発生しない。しかしながら、常にA/
B両系を動作させておく必要があるため、電力を無駄に
消費してしまうことになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
GPS受信装置では、途中から立ち上げられる一方の系
が、その時点でのユーザの位置、速度、時刻などを知り
得ないので、立ち上げられてからGPS衛星信号を捕捉
して航法データを求めるまで時間がかかり、連続した航
法データを得ることができないという問題を有してい
る。また、常にA/B両系を動作させておくと、電力を
無駄に消費してしまうという問題を有している。
【0008】この発明の目的は、低消費電力を保持する
とともに、系の切替が行なわれても、連続した航法デー
タが得られ、さらに衛星信号の捕捉処理の高速化を図り
得る測位用受信装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、宇宙航行体
に搭載され、測位衛星からの衛星信号を受信する第1の
アンテナと、この第1のアンテナで受信した衛星信号か
ら宇宙航行体の位置を示す測位データを求める第1の測
位演算部とから成る第1系と、当該第1のアンテナと同
一機能を実行する第2のアンテナと、当該第1の測位演
算部と同一機能を実行する第2の測位演算部とから成る
第2系とを備え、これら第1系及び第2系のうちいずれ
か1つを動作させる測位用受信装置を対象にしている。
そして、上記目的を達成するために、これら第1系及び
第2系のうちいずれか1つを選択的に動作させる系切替
手段と、第1の測位演算部に対応して設置され、定期的
に第1の測位演算部により衛星信号の捕捉に必要な捕捉
支援情報が記憶される第1のメモリ回路、第2の測位演
算部に対応して設置され、定期的に第2の測位演算部に
より捕捉支援情報が記憶される第2のメモリ回路を備
え、系切替手段により第1系及び第2系のうちのいずれ
か一方の系から他方の系に切り替わった際に、他方の系
に対応する測位演算部が一方の系に対応するメモリ回路
にアクセスして捕捉支援情報を取得する捕捉支援情報取
得手段と、この捕捉支援情報取得手段により取得された
捕捉支援情報に基づいて、他方の系に対応する測位演算
部の動作を開始させる動作制御手段とを備えるようにし
たことを特徴とする。
【0010】この構成によれば、第1の測位演算部及び
第2の測位演算部は、自系の動作時にそれぞれ対応する
第1及び第2のメモリ回路に衛星信号を捕捉するために
必要な捕捉支援情報を定期的に記憶しておき、第1系か
ら第2系に切り替わる際に、第1のメモリ回路に記憶さ
れた捕捉支援情報が第2系として機能する第2の測位演
算部に取得されることになり、第2の測位演算部はこの
取得した捕捉支援情報に基づいて自己の状態を第1の測
位演算部に合わせて動作を開始することが可能となる。
すなわち、一方の系から他方の系に切り替わった際に、
他方の系に対応する測位演算部が一方の系に対応するメ
モリ回路にアクセスして捕捉支援情報を読み出すように
しているので、両系を常に動作させておく必要がなく、
他方の系が捕捉支援情報を取得でき、この捕捉支援情報
に基づいて、衛星信号を捕捉して航法データを演算する
ことが可能となる。
【0011】このため、低消費電力を保持した状態で、
系の切替が行なわれても、連続した航法データを得るこ
とが可能となり、衛星信号の捕捉処理もしくは測位精度
が最適となるような受信すべき測位衛星の切替処理の高
速化に寄与できる。
【0012】また、上記構成において、第1系及び第2
系の各々は、電源をオフしてからの時間を計測し、この
計測結果を第1及び第2のメモリ回路に記憶する計測手
段を備え、捕捉支援情報授受手段は、一方の系から他方
の系に切り替わった際に、他方の系に対応する測位演算
部が一方の系に対応するメモリ回路にアクセスして一方
の系がオフしてからの時間情報を読み出す手段を有し、
動作制御手段は、捕捉支援情報授受手段で得られた時間
情報に基づいて、他方の系に対応する測位演算部の時間
を修正する手段を有してなることを特徴とする。
【0013】この構成によれば、一方の系から他方の系
に切り替わった際に、他方の系に対応する測位演算部が
一方の系に対応するメモリ回路にアクセスして一方の系
がオフしてからの時間情報を読み出すようにし、この読
み出された時間情報に基づいて、他方の系に対応する測
位演算部の時間を修正するようにしているので、切り替
わった際に、衛星信号の捕捉処理の高速化を図ることが
可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、この発明に
係るGPS受信装置の一実施形態を示す回路ブロック図
である。なお、図1において、図4と同一部分には同一
符号を付して詳細な説明を省略する。
【0015】図1において、A系10の測位演算部13
には不揮発性メモリ15が接続され、B系20の測位演
算部23には不揮発性メモリ25が接続されている。不
揮発性メモリ15には、A系10の動作時に、測位演算
部13によりGPS衛星信号の捕捉に必要な捕捉支援情
報が定期的に記憶される。不揮発性メモリ25には、B
系20の動作時に、測位演算部23により上記捕捉支援
情報が定期的に記憶される。なお、捕捉支援情報は、少
なくとも時刻、宇宙航行体の位置、速度、GPS衛星情
報等の情報である。
【0016】また、A系10の測位演算部13にはカウ
ンタ16が接続され、B系20の測位演算部23にはカ
ウンタ26が接続されている。カウンタ16は、A系1
0の電源がオフされてからの時間(所定クロックのカウ
ント数)を計測し、この計測結果を不揮発性メモリ15
に記憶する。カウンタ26は、B系20の電源がオフさ
れてからの時間(所定クロックのカウント数)を計測
し、この計測結果を不揮発性メモリ25に記憶する。そ
して、A系10からB系20に切り替わった際に、測位
演算部23は、不揮発性メモリ15にアクセスしてA系
10がオフしてからの時間情報を読み出し、この読み出
された時間情報に基づいて、自系の時間を修正するよう
にしている。
【0017】また、A系10及びB系20は、測位演算
部13,23それぞれの一部もしくは全部の電源がオフ
されていても、常時不揮発性メモリ15,25及びカウ
ンタ16,26の電源をオンにしている。このため、測
位演算部13,23は、電源がオフされている系におけ
る不揮発性メモリ15,25から捕捉支援情報を読み出
すことが可能となる。
【0018】次に、上記構成において、A系10からB
系20への切替動作について説明する。図2は、A系1
0からB系20へ切り替わる際の測位演算部13の制御
手順を示すフローチャートである。
【0019】すなわち、A系10側でウォッチドッグタ
イマや地上からのコマンドによってB系20への切替が
指示されると(ステップ2a)、測位演算部13は、A
系10が動作中であるか否かを判定し(ステップ2
b)、動作中である場合に(YES)、自部で使用して
いる捕捉支援情報を不揮発性メモリ15に記憶して(ス
テップ2c)、以後A系10の電源をオフして(ステッ
プ2d)、終了する。なお、ステップ2bにおいて、A
系10が動作していない場合(NO)、そのまま処理を
終了する。
【0020】一方、図3は、A系10からB系20へ切
り替わる際の測位演算部23の制御手順を示すフローチ
ャートである。
【0021】ウォッチドッグタイマや地上からのコマン
ドによってA系10からB系20への切替が指示される
と(ステップ3a)、測位演算部23は、B系20が動
作中であるか否かを判定し(ステップ3b)、動作中で
ない場合に(NO)、B系20の電源がオンに立ち上げ
られて初期捕捉動作を開始する(ステップ3c)。この
時、測位演算部23は、A系10の不揮発性メモリ15
にアクセスして、最後に記憶された正常な捕捉支援情報
を読み出す(ステップ3d)。以後、測位演算部23
は、読み出した捕捉支援情報に基づいて、GPS衛星信
号の捕捉処理及び航法データの演算処理を実行する(ス
テップ3e)。なお、ステップ3bにおいて、B系20
が動作中である場合(YES)、測位演算部23は、初
期捕捉動作を行なうことなく、そのまま捕捉処理及び航
法データの演算処理を実行する。
【0022】また、B系20の測位演算部23は、不揮
発性メモリ15にアクセスして、A系10の電源(図示
せず)がオフしてからの時間(所定クロックのカウント
数)情報も読み出し、この時間情報に基づいて、自部の
時刻の修正などを行なうようにもしている。
【0023】なお、ウォッチドックタイマによりA系1
0及びB系20のうちいずれか1つを動作させたい場合
には、セットした時間間隔で切替動作を行なうことがで
きる。この場合、人の手による操作を行なうことなく自
動的に切り替えられ、両系10,20をバランスよく動
作させることが可能となる。
【0024】以上のように、上記実施形態によれば、A
系10の動作時にGPS衛星信号の捕捉に必要な捕捉支
援情報が不揮発性メモリ15に定期的に記憶され、A系
10からB系20に切り替わった際に、B系20の測位
演算部23がA系10の不揮発性メモリ15にアクセス
して捕捉支援情報を読み出すようにしているので、A系
10とB系20とを常に電源をオンして動作させておく
必要がなく、B系20の測位演算部23が捕捉支援情報
を取得でき、この捕捉支援情報に基づいて、GPS衛星
信号を捕捉して航法データを演算することが可能とな
る。このため、低消費電力を保持した状態で、連続した
航法データを得ることができる。従って、A系10の障
害発生時にも、迅速かつ好適な対処を講じることが可能
となる。
【0025】また、A系10からB系20に切り替わっ
た際に、B系20の測位演算部23がA系10の不揮発
性メモリ15にアクセスしてA系10の電源がオフして
からの時間情報を読み出すようにし、この読み出された
時間情報に基づいて、B系20の測位演算部23が時刻
を修正するようにしているので、切り替わった際に、G
PS衛星信号の捕捉処理の高速化を図ることが可能とな
る。
【0026】なお、上記実施形態において、特に宇宙機
のような放射線環境にさらされる移動体の場合には、G
PS受信装置内部の半導体部品が宇宙放射線によって一
時的な誤動作(SEU:Single Event Upset)を起こす
ことがあり、この場合、一度B系20に切り替えた後
に、再びB系20でSEUが発生することもある。そこ
で、B系20からA系10に切り替える場合にも、上記
の手順に従えば、より連続した信号捕捉と航法データの
演算とを可能とする。
【0027】また、上記実施形態では、不揮発性メモリ
15,25を用いて測位演算部13,23相互間で捕捉
支援情報の授受を行なう例について説明したが、不揮発
性メモリ以外のメモリ回路を用いるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、宇宙用のGPSシステムを対
象として説明したが、GPS以外の測位システムにもこ
の発明を適用することが可能である。この場合、測位シ
ステムに適合した測位用受信装置を宇宙航行体に搭載す
るようにすればよい。
【0028】この他、GPS受信装置の構成、測位演算
部相互間で捕捉支援情報の授受方法等についても、この
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
る。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
低消費電力を保持するとともに、系の切替が行なわれて
も、連続した航法データが得られ、さらに衛星信号の捕
捉処理の高速化を図り得る測位用受信装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るGPS受信装置の一実施形態を
示す回路ブロック図。
【図2】上記図1に示したA系の測位演算部におけるA
系からB系に切り替わる際の制御手順を示すフローチャ
ート。
【図3】上記図1に示したB系の測位演算部におけるA
系からB系に切り替わる際の制御手順を示すフローチャ
ート。
【図4】従来のGPS受信装置の構成を示す回路ブロッ
ク図。
【符号の説明】
10…A系、 20…B系、 11,21…GPSアンテナ、 12,22…プリアンプ、 13,23…測位演算部、 14,24…テレメトリコマンドライン、 15,25…不揮発性メモリ、 16,26…カウンタ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 宇宙航行体に搭載され、測位衛星からの
    衛星信号を受信する第1のアンテナと、この第1のアン
    テナで受信した衛星信号から前記宇宙航行体の位置を示
    す測位データを求める第1の測位演算部とから成る第1
    系と、当該第1のアンテナと同一機能を実行する第2の
    アンテナと、当該第1の測位演算部と同一機能を実行す
    る第2の測位演算部とから成る第2系とを備える測位用
    受信装置において、 これら第1系及び第2系のうちいずれか1つを選択的に
    動作させる系切替手段と、 前記第1の測位演算部に対応して設置され、定期的に前
    記第1の測位演算部により前記衛星信号の捕捉に必要な
    捕捉支援情報が記憶される第1のメモリ回路、前記第2
    の測位演算部に対応して設置され、定期的に前記第2の
    測位演算部により前記捕捉支援情報が記憶される第2の
    メモリ回路を備え、前記系切替手段により第1系及び第
    2系のうちのいずれか一方の系から他方の系に切り替わ
    った際に、他方の系に対応する測位演算部が一方の系に
    対応するメモリ回路にアクセスして捕捉支援情報を取得
    する捕捉支援情報取得手段と、 この捕捉支援情報取得手段により取得された捕捉支援情
    報に基づいて、他方の系に対応する測位演算部の動作を
    開始させる動作制御手段とを具備してなることを特徴と
    する測位用受信装置。
  2. 【請求項2】 前記捕捉支援情報は、少なくとも時刻、
    自装置を搭載した前記宇宙航行体の位置、速度、測位衛
    星に関する情報であることを特徴とする請求項1記載の
    測位用受信装置。
  3. 【請求項3】 前記系切替手段は、外部である地上局か
    らの指示により、第1系及び第2系のうちいずれか1つ
    を選択的に動作させることを特徴とする請求項1記載の
    測位用受信装置。
  4. 【請求項4】 前記系切替手段は、タイマーを備え、こ
    のタイマーにセットされた時間間隔で第1系及び第2系
    のうちいずれか1つを選択的に動作させることを特徴と
    する請求項1記載の測位用受信装置。
  5. 【請求項5】 前記第1系及び第2系は、前記第1の測
    位演算部に対応して設置され、該第1の測位演算部の電
    源をオフしてからの時間を計測し、この計測結果を対応
    する前記第1のメモリ回路に記憶する第1の計測手段
    と、前記第2の測位演算部に対応して設置され、該第2
    の測位演算部の電源をオフしてからの時間を計測し、こ
    の計測結果を対応する前記第2のメモリ回路に記憶する
    第2の計測手段とを備え、 前記捕捉支援情報取得手段は、前記第1系及び第2系の
    うちの一方の系から他方の系に切り替わった際に、他方
    の系に対応する測位演算部が一方の系に対応するメモリ
    回路にアクセスして一方の系がオフしてからの時間情報
    を読み出す手段を有し、 前記動作制御手段は、前記捕捉支援情報取得手段で得ら
    れた時間情報に基づいて、他方の系に対応する測位演算
    部の時間を修正する手段を有してなることを特徴とする
    請求項1記載の測位用受信装置。
  6. 【請求項6】 前記第1系及び第2系の各々は、前記第
    1及び第2の測位演算部各々の一部あるいは全部の電源
    がオフされていても、常時少なくとも前記第1及び第2
    のメモリ回路、前記第1及び第2の計測手段の電源をオ
    ンにしておくことを特徴とする請求項1または5記載の
    測位用受信装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5320286B2 (ja) * 2008-03-10 2013-10-23 本田技研工業株式会社 後輪操舵車両

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