JP2001116821A - Ｇｐｓ測位方法およびｇｐｓ受信装置 - Google Patents

Ｇｐｓ測位方法およびｇｐｓ受信装置

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JP2001116821A JP29363099A JP29363099A JP2001116821A JP 2001116821 A JP2001116821 A JP 2001116821A JP 29363099 A JP29363099 A JP 29363099A JP 29363099 A JP29363099 A JP 29363099A JP 2001116821 A JP2001116821 A JP 2001116821A
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radio wave
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Koji Hasegawa
浩二 長谷川
Mikio Wakamori
美貴雄 若森
Haruo Kanetsuna
治男 金綱
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Sony Corp
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    • G01S19/37—Hardware or software details of the signal processing chain

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源投入時から測位演算開始までに要する時
間を短縮することができるＧＰＳ測位方法を提供する。 【解決手段】 ＧＰＳ受信機部１０に使用されている基
準周波数発振器の発振周波数、または、その周波数変動
を、標準電波により提供される高精度周波数情報を用い
て測定する。その測定の結果をＧＰＳ衛星からの信号の
捕捉に利用する。また、衛星からのスペクトラム拡散信
号の拡散符号についての同期タイミングを検出すること
により、時間同期のための微小時刻成分を検出する。こ
の拡散符号の同期が完了した後、拡散符号の１周期の境
目の時刻を、標準電波により提供される時刻情報により
検出し、この境目の時刻に基づいて、時間同期のための
微小時刻成分以上の時刻成分を検出する。検出された微
小時刻成分と、微小時刻成分以上の時刻成分とを用いて
時間同期を取る。

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
（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅ
ｍ）測位方法およびその方法を適用するＧＰＳ受信装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数個の人工衛星（ＧＰＳ衛星）を利用
して移動体の位置を測定するＧＰＳシステムにおいて
は、人工衛星からの信号電波の変調方式として、スペク
トラム拡散変調方式が用いられている。例えば、民生用
ＧＰＳ受信機の場合には、ＧＰＳ衛星（Ｎａｖｓｔａ
ｒ）からのＣ／Ａコード（Ｃｏｒｓｅ Ａｑｕｉｓｉｔ
ｉｏｎコード）と呼ばれるスペクトラム拡散信号電波を
受信して、測位演算を行う。
【０００３】Ｃ／Ａコードは、送信信号速度が１．０２
３ＭＨｚのＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ Ｎｏｉｓ
ｅ；擬似ランダム雑音）系列の符号、例えばＧｏｌｄ符
号からなるものであって、このＰＮ系列の符号が、図１
３（Ａ）に示すように、１０２３チップを１周期（した
がって、１周期＝１ミリ秒）として、繰り返すものとな
っている。
【０００４】このＣ／ＡコードのＰＮ系列の符号は、衛
星ごとに異なっているが、どの衛星が、どのＰＮ系列の
符号を用いているかは、予めＧＰＳ受信機で検知できる
ようにされている。また、後述するような航法メッセー
ジによって、ＧＰＳ受信機では、どの衛星からの信号
を、その地点およびその時点で受信できるかがわかるよ
うになっている。したがって、ＧＰＳ受信機では、例え
ば３次元測位であれば、その地点およびその時点で取得
できる４個以上の衛星からの電波を受信して、スペクト
ラム逆拡散し、測位演算を行って、自分の位置を求める
ようにする。
【０００５】そして、図１３（Ｂ）に示すように、衛星
信号データの１ビットは、ＰＮ系列の符号の２０周期
分、つまり、２０ミリ秒単位として伝送される。つま
り、データ伝送速度は、５０ｂｐｓである。ＰＮ系列の
符号の１周期分の１０２３チップは、ビットが“１”の
ときと、“０”のときとでは、反転したものとなる。
【０００６】図１３（Ｃ）に示すように、ＧＰＳでは、
３０ビット（６００ミリ秒）で１ワードが形成される。
そして、図１３（Ｄ）に示すように、１０ワードで、１
サブフレーム（６秒）が形成される。図１３（Ｅ）に示
すように、１サブフレームの先頭のワードには、データ
が更新されたときであっても常に規定のビットパターン
とされるプリアンブルが挿入され、このプリアンブルの
後にデータが伝送されてくる。
【０００７】さらに、５サブフレームで、１フレーム
（３０秒）が形成される。そして、航法メッセージは、
この１フレームのデータ単位で伝送されてくる。この１
フレームのデータのうちの始めの３個のサブフレーム
は、エフェメリス情報と呼ばれる衛星固有の情報であ
る。この情報には、衛星の軌道を求めるためのパラメー
タと、衛星からの信号の送出時刻とが含まれる。
【０００８】すなわち、エフェメリス情報の３個のサブ
フレームの２番目のワードには、ＴＯＷ（Ｔｉｍｅ Ｏ
ｆ Ｗｅｅｋ）と呼ばれる週の始めからの時刻の情報が
含まれる。したがって、各サブフレームのＴＯＷは、６
秒間隔で更新された情報となる。
【０００９】ＧＰＳ衛星のすべては、原子時計を備え、
共通の時刻情報を用いており、衛星からの信号の送出時
刻は、原子時計の１秒単位とされている。また、衛星の
ＰＮ系列の符号は、原子時計に同期したものとして生成
される。
【００１０】エフェメリス情報の軌道情報は、数時間ご
とに更新されるが、その更新が行われるまでは、同一の
情報となる。しかし、エフェメリス情報の軌道情報は、
これをＧＰＳ受信機のメモリに保持しておくことによ
り、数時間は、同じ情報を、精度良く使用することがで
きるものである。なお、衛星からの信号の送出時刻は、
１秒ごとに更新される。
【００１１】１フレームのデータの残りの２サブフレー
ムの航法メッセージは、アルマナック情報と呼ばれる全
ての衛星から共通に送信される情報である。このアルマ
ナック情報は、全情報を取得するために２５フレーム分
必要となるもので、各衛星のおおよその位置情報や、ど
の衛星が使用可能かを示す情報などからなる。このアル
マナック情報は、数か月ごとに更新されるが、その更新
が行われるまでは、同一の情報となる。しかし、このア
ルマナック情報は、これをＧＰＳ受信機のメモリに保持
しておくことにより、数か月は、同じ情報を、精度良く
使用することができる。
【００１２】このＧＰＳ衛星信号の受信に当たっては、
まず、ＧＰＳ受信機に用意される受信しようとするＧＰ
Ｓ衛星で用いられているＣ／Ａコードと同じＰＮ系列の
符号（以下、ＰＮ系列の符号をＰＮ符号という）を用い
て、そのＧＰＳ衛星からの信号について、Ｃ／Ａコード
の位相同期を取ることにより衛星信号を捕捉し、スペク
トラム逆拡散する。このＣ／Ａコードとの位相同期が取
れて、逆拡散が行われると、ビットが検出されて、ＧＰ
Ｓ衛星信号から時刻情報等を含む航法メッセージを取得
することが可能になる。
【００１３】衛星信号の捕捉は、Ｃ／Ａコードの位相同
期検索により行われるが、この位相同期検索において
は、ＧＰＳ受信機のＰＮ符号とＧＰＳ衛星からの受信信
号のＰＮ符号との相関を検出し、予め定めた相関値より
も大きい時に、両者が同期していると判定する。同期が
取れていないと判別されたときには、ＧＰＳ受信機のＰ
Ｎ符号の位相を１チップずつずらし、各位相のときのＧ
ＰＳ受信信号のＰＮ符号との相関を検出し、同期が取れ
る位相を検出するようにする。
【００１４】この場合にＧＰＳ衛星のＰＮ符号は、非常
に高精度の周波数のクロックで駆動されている。したが
って、ＧＰＳ受信機に用意されるＰＮ符号の発生器を駆
動するクロックが、衛星のクロックと同程度の精度を備
えていれば、ＧＰＳ受信機では、１０２３チップ分（Ｐ
Ｎ符号の繰り返し１周期分）だけ、ＰＮ符号をずらせ
ば、いずれかの位相で位相同期が取られ、衛星からのス
ペクトラム拡散電波を捕捉することができる。
【００１５】ＧＰＳ受信機のＰＮ符号の発生器を駆動す
るクロックは、ＧＰＳ受信機に用意される基準周波数発
振器を分周したものが、一般に用いられており、この基
準周波数発振器としては、高精度の水晶発振器が用いら
れている。しかしながら、このＧＰＳ受信機の基準周波
数発振器では、一般的に温度変化や経年変化により、そ
の発振周波数が変動してしまう。このため、ＰＮ符号の
チップ周波数が衛星信号とＧＰＳ受信機とでずれてしま
っている恐れがある。そこで、ＧＰＳ受信機では、ま
ず、内蔵の基準周波数発振器の発振周波数の変動を考慮
して、ＧＰＳ衛星からのスペクトラム拡散信号の周波数
に合わせるようにする周波数サーチを行う。
【００１６】図１４は、この周波数サーチを説明するた
めの図である。すなわち、ＧＰＳ受信機のＰＮ符号の発
生器を駆動するクロック信号の周波数が、ある周波数ｆ
１であるときに、上述した位相同期検索を行い、１０２
３チップ分の位相検索の全てで同期する位相が存在しな
ければ、例えば基準周波数発振器に対する分周比を変え
て、前記駆動クロック信号の周波数を周波数ｆ２に変更
し、同様に１０２３チップ分の位相検索を行う。これ
を、図１４のように、前記駆動クロック信号の周波数を
ステップ的に変更して繰り返す。以上の動作が周波数サ
ーチである。
【００１７】そして、この周波数サーチにより、同期可
能とされる駆動クロック信号の周波数が検出され、その
クロック周波数で最終的なＰＮ符号の位相同期が行われ
て、水晶周波数発振器の発振周波数ずれがあっても、衛
星信号を捕捉することが可能になる。
【００１８】ところで、ＧＰＳ受信機で測位演算を行う
ためには、衛星と受信機間の距離を求める必要がある。
すなわち、ＧＰＳ受信機は、ある時間に衛星から送出さ
れた信号が、当該ＧＰＳ受信機に到達するまでの時間
（信号到達時間）を測定し、それに光の速度（３×１０
8 ｍ／ｓ）をかけて距離を算出する。
【００１９】前記信号到達時間を測定するためには、衛
星からの信号についての精細な時間同期を取って、２種
類の時間を測定することが必要である。一つは、Ｃ／Ａ
コードとの位相同期を取ることで得られる拡散符号の１
周期以下、つまり１ミリ秒以下の時刻情報である。もう
一つは、拡散符号の１周期以上、つまり１ミリ秒以上の
時刻情報である。
【００２０】１ミリ秒以下の時刻情報は、Ｃ／Ａコード
の位相同期を取って、ＧＰＳ衛星信号を捕捉したタイミ
ングとして得られる。すなわち、衛星の拡散符号（ＰＮ
符号）は、原子時計に同期しているので、ＧＰＳ受信機
でＰＮ符号の位相同期を取ると、すなわち、Ｃ／Ａコー
ドの同期を取ると、衛星からの電波の到達時間の１ミリ
秒以下の情報が得られることになる。
【００２１】しかし、Ｃ／Ａコードの同期を取っただけ
では、１ミリ秒以下の時間情報が得られるだけで、１ミ
リ秒以上の時刻情報は得られない。そのため、１ミリ秒
以上の時刻情報が必要になる。従来は、この１ミリ秒以
上の時刻情報は、ＧＰＳ衛星からの信号に含まれる航法
メッセージを取得することで得るようにしている。すな
わち、１ミリ秒以上の時刻情報は、航法メッセージ内の
プリアンブルパターンとの位相同期を取り、その位相同
期タイミングを、ＴＯＷを参照して確認することで得て
いる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＧＰＳ受信機においては、ＧＰＳ受信機が備える基準
周波数発振器の温度変化や経年変化のため、衛星信号の
捕捉に当たっては、周波数サーチが必要になっていた。
通常、この周波数サーチには比較的時間がかかるため、
最終的に測位計算がされて、現在位置が測定されるまで
に、かなりの時間を要するという問題があった。
【００２３】また、上記の従来方式の時間同期方法を用
いる場合、１ミリ秒以上の時刻情報を得るためのプリア
ンブルとＴＯＷの情報は、サブフレーム単位、すなわ
ち、６秒に一回しか得られないという問題がある。しか
も、誤ロックを防ぐために、プリアンブル等の情報は、
通常、２回以上確認することが望ましく、そのため、衛
星からの信号とＣ／Ａコードとで同期が取れた状態か
ら、最終的な時間同期が取れるまでに要する時間は、Ｇ
ＰＳ受信機の持つ時計情報が有効である場合でも、６秒
以上かかることになる。
【００２４】このために、電源投入から測位演算開始ま
でに要する時間を短縮しようとしたとき、この部分がボ
トルネックとなっている。また、ＧＰＳ測位システムの
携帯機器などへの搭載を想定したときは、省電力化が問
題となるが、上述のように従来の技術では測位演算開始
までに時間がかかるために、省電力化が不充分であっ
た。
【００２５】この発明は、以上の点にかんがみ、例えば
ＧＰＳ受信機における電源投入時から時間同期が取れる
までに要する時間を短縮することができる、ＧＰＳ測位
方法およびＧＰＳ受信装置を提供することを目的とす
る。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明によるＧＰＳ測位方法は、標準電波
により提供される高精度周波数情報を取得する工程と、
ＧＰＳ受信機部に使用されている基準周波数発振器の発
振周波数、または、その周波数変動を、前記受信した高
精度周波数情報を用いて測定する工程と、その測定の結
果をＧＰＳ衛星からの信号の捕捉に利用する工程と、を
備えることを特徴とする。
【００２７】この請求項１の発明によれば、ＧＰＳ受信
機部の基準周波数発振器の発振周波数が温度変化や経年
変化により変動しても、その周波数変動分が、いわゆる
電波時計と呼ばれる、標準電波により提供される高精度
周波数情報に基づいて測定され、その測定結果がＧＰＳ
衛星からの信号の捕捉の際に利用されて、前記周波数変
動分をキャンセルすることができるようにされるので、
ＧＰＳ衛星信号の捕捉を、従来の周波数サーチを用いる
ことなく、迅速に行うことができるようになる。
【００２８】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
のＧＰＳ測位方法において、前記標準電波により提供さ
れる高精度時刻情報を取得する工程と、前記ＧＰＳ衛星
から送られてくる時刻情報の代わりに前記高精度時刻情
報を用いて測位演算を行う工程と、を備えることを特徴
とする。
【００２９】この請求項２の発明によれば、ＧＰＳ衛星
から送られてくる時刻情報の代わりに、標準電波により
提供され、常時得られる高精度の時刻情報を用いて測位
演算を行うようにしたことにより、測位演算を従来に比
べて迅速に開始することが可能になる。
【００３０】また、請求項３の発明は、請求項２に記載
のＧＰＳ測位方法において、衛星からのスペクトラム拡
散信号の拡散符号についての同期タイミングを検出する
ことにより、時間同期のための前記拡散符号の１周期以
下の時刻成分を検出する第１の工程と、前記第１の工程
で、前記拡散符号の同期が完了した後、前記拡散符号の
１周期の境目の時刻を、前記標準電波により提供される
高精度時刻情報により検出し、この境目の時刻に基づい
て、前記時間同期のための前記拡散符号の１周期以上の
時刻成分を検出する第２の工程と、を備えることを特徴
とする。
【００３１】この請求項３の発明によれば、拡散符号の
１周期である１ミリ秒以下の時刻成分については従来と
同様に、Ｃ／Ａコードの同期を取ることにより求める
が、１ミリ秒以上の時刻成分については、拡散符号の１
周期の境目の時刻を、標準電波から得ることができる高
精度時刻情報から検知するようにする。この場合、電波
時計から得られる時刻情報が、５００マイクロ秒以下の
精度があれば、十分な精度の時間同期を取ることがで
き、３〜４個の衛星について、上述と同様にして時間同
期を取ることにより、迅速に測位演算に移ることができ
る。
【００３２】したがって、この請求項３の発明によれ
ば、従来のＧＰＳ測位システムのような、航法メッセー
ジのプリアンブルやＴＯＷを調べる必要がないので、時
間同期に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００３３】また、請求項４の発明による時間同期方法
は、請求項２に記載のＧＰＳ測位方法において、衛星か
らのスペクトラム拡散信号の拡散符号についての同期タ
イミングを検出することにより、時間同期のための前記
拡散符号の１周期以下の時刻成分を検出する第１の工程
と、前記第１の工程で、前記拡散符号の同期が完了した
後、前記衛星からの情報のビットの境目を検出し、当該
ビットの境目の時刻を、前記標準電波により提供される
高精度時刻情報により検出し、この境目の時刻に基づい
て、前記時間同期のための前記拡散符号の１周期以上の
時刻成分を検出する第２の工程と、を備えることを特徴
とする。
【００３４】この請求項４の発明によれば、１ミリ秒以
下の時刻成分については従来と同様に、Ｃ／Ａコードの
同期を取ることにより求めるが、１ミリ秒以上の時刻成
分については、拡散符号の２０周期分であるビットの境
目の時刻を、標準電波により提供される高精度の時刻情
報から検知するようにする。この場合、ＧＰＳ受信機が
得ることができる時刻情報は、１０ミリ秒以下の精度が
あれば、十分な精度の時間同期を取ることができ、３〜
４個の衛星について、上述と同様にして時間同期を取る
ことにより、測位演算に移ることができる。
【００３５】したがって、この請求項４の発明によれ
ば、従来のＧＰＳ測位システムのような、航法メッセー
ジのプリアンブルやＴＯＷを調べる必要がないので、時
間同期に要する時間を大幅に短縮することができると共
に、ＧＰＳ受信機で必要とする時刻情報の精度は請求項
１の場合よりも、低い精度でよい。
【００３６】また、請求項５の発明は、請求項１に記載
のＧＰＳ測位方法において、前記ＧＰＳ受信機部に電源
が投入されていないときであっても、前記ＧＰＳ受信機
の前記周波数発振器には電源を投入しておき、受信した
前記標準電波により提供される高精度周波数情報を用い
て前記周波数発振器の周波数、または、その周波数変動
を測定することを特徴とする。
【００３７】この請求項５の発明によれば、ＧＰＳ受信
機部に電源が投入されていないときであっても、その基
準周波数発振器の周波数変動を予め測定しておくことが
できる。一般に、ＧＰＳ受信機の消費電力は大きいが、
この請求項５の発明によれば、常時、ＧＰＳ受信機に電
源を投入しておかなくても、常に、基準周波数発振器の
周波数変動を予め測定しておくことができるので、ＧＰ
Ｓ受信機に電源を投入して衛星電波の捕捉を開始してか
ら、実際に衛星電波を捕捉することができるまでの時間
を短縮することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、この発明によるＧＰＳ測位
方法およびそれを用いたＧＰＳ受信装置の一実施の形態
を、図を参照しながら説明する。
【００３９】図１は、この発明のＧＰＳ受信装置の実施
の形態のシステム構成を示すブロック図であり、ＧＰＳ
受信機部１０と、標準電波受信機部２０と、周波数測定
部３０とからなる。
【００４０】この図１において、ＧＰＳ受信機部１０に
おいて、アンテナ部１１は、ＧＰＳ衛星信号等を受信
し、その受信信号を高周波信号処理部（ＲＦ部と略称す
る）１２に供給する。ＲＦ部１２は、基準周波数発振器
１３からの周波数信号を用いて、受信信号を、数ＭＨｚ
〜数十ＭＨｚの中間周波信号に周波数変換し、その中間
周波信号を、復調・演算部１４に出力する。復調・演算
部１４は、Ｃ／Ａコードの同期をとり、復調（スペクト
ラム逆拡散）処理を行うと共に、時間同期を取り、測位
演算を実行する。
【００４１】復調・演算部１４は、また、受信信号を復
調処理して得たエフェメリスの情報やアルマナックの情
報を記憶部１５に記憶する。入出力部１６は、測位演算
により求められた結果等を出力したり、あるいは、必要
な情報を取り込むようにするためのものである。
【００４２】復調・演算部１４では、基準周波数発振器
３０からの周波数信号を用いたクロック信号によりＰＮ
符号発生器を駆動して、受信機側のＰＮ符号を発生さ
せ、この受信機側のＰＮ符号と衛星信号のＰＮ符号との
位相同期を行って衛星信号を捕捉する。そして、捕捉し
た衛星信号について、時間同期を取って、測位演算を実
行する。
【００４３】そして、後で詳述するように、復調・演算
部１３では、前記の衛星信号の捕捉の際に、基準周波数
発振器１３の発振周波数の温度変化や経年変化による周
波数変動を無視できるようにする補正を行って、従来の
ＧＰＳ受信機では必要であった周波数サーチを省略でき
るようにしている。
【００４４】すなわち、この実施の形態では、標準電波
受信機部２０で得られる高精度の周波数情報を用いて、
周波数測定部３０において、基準周波数発振器１３の発
振周波数、あるいはその周波数変動を測定し、復調・演
算部１３では、その測定の結果を用いて、ＧＰＳ衛星か
らの信号の捕捉回路系における基準周波数発振器１３の
発振周波数の温度変化や経年変化による周波数変動を無
視できるようにする補正を行って、ＧＰＳ衛星からの信
号の捕捉を行うようにする。以下に説明する例では、基
準周波数発振器１３の発振周波数変動を測定し、その測
定結果をＧＰＳ衛星信号の捕捉に用いるようにする。
【００４５】また、復調・演算部１４での時間同期に関
しては、この実施の形態では、時間同期の１ミリ秒以下
の時刻成分は、従来と同様にして、衛星からのスペクト
ラム拡散信号電波のＣ／Ａコードの同期を取ることによ
り得るようにする。しかし、例えば、電源投入時や、時
間同期が大きく外れた状態からの時間同期の再同期の際
には、１ミリ秒以上の時刻成分については、特定のデー
タの境目の時刻情報を、標準電波受信機部２０からの高
精度の時刻情報Ｔｓｔを用いて正確に取得するようにし
て、従来のように、航法メッセージのプリアンブルやＴ
ＯＷを用いることはしない。
【００４６】標準電波受信機部２０は、この実施の形態
では、長波帯標準電波を受信する電波時計の構成を有す
るものである。すなわち、現在日本国では、図２に示す
ように、搬送波が５ＭＨｚ，８ＭＨｚ，１０ＭＨｚなど
の短波帯を使用した標準電波と、搬送波が４０ｋＨｚの
長波帯を使用した標準電波が利用されているが、この実
施の形態では、周波数と時間間隔の正確さが上であり、
しかも、電波のカバーエリアが広い長波帯標準電波を利
用するものである。
【００４７】すなわち、標準電波受信機部２０におい
て、アンテナ部２１は、長波帯標準電波を受信し、その
受信信号を長波帯標準電波受信復調部２２に供給する。
長波帯標準電波受信復調部２２は、受信した長波帯標準
電波を復調し、その復調出力を周波数情報および時刻情
報抽出部２３に供給する。周波数情報および時刻情報抽
出部２３は、復調された長波帯標準電波から、前述のよ
うな高精度の周波数情報Ｆｓｔおよび時刻情報Ｔｓｔを
抽出する。
【００４８】そして、周波数情報および時刻情報抽出部
２３は、抽出した周波数情報Ｆｓｔは、周波数測定部３
０に、ＧＰＳ受信機部１０の基準周波数発振器の発振周
波数の周波数ずれを測定するために供給する。周波数測
定部３０は、この例では、正確な４０ｋＨｚの中に、基
準周波数発振器１３からの周波数信号の何周期分が存在
しているかを検出することにより、基準周波数発振器１
３の発振周波数を測定し、その測定結果に基づき、発振
周波数の周波数ずれΔｆの情報を測定する。そして、そ
の周波数ずれΔｆの情報をＧＰＳ受信機部１０の復調・
演算部１４に供給する。
【００４９】また、周波数情報および時刻情報抽出部２
３で抽出された時刻情報Ｔｓｔは、ＧＰＳ受信機部１０
の復調・演算部１４に、時間同期のために供給される。
【００５０】［基準周波数発振器の周波数変動分を考慮
した衛星信号の捕捉方法］次に、ＧＰＳ受信機部１０の
復調・演算部１４での基準周波数発振器１３の周波数変
動分をキャンセルした衛星信号の捕捉方法の例について
説明する。
【００５１】図３は、ＧＰＳ受信機部１０のＲＦ部１２
および復調・演算部１４のうちの、衛星信号を捕捉して
復調する信号復調部の構成を示すブロック図である。
【００５２】この図３に示すように、アンテナ１１にて
受信された衛星信号（スペクトラム拡散信号）は、ＲＦ
部１２に供給される。また、発振周波数が、この例で
は、１８．４１４ＭＨｚの水晶周波数発振器からなる基
準周波数発振器１３の出力が局部発振回路４１に供給さ
れ、これより基準周波数発振器１３の出力周波数と周波
数比が固定された局部発振出力が得られる。
【００５３】そして、この局部発振出力がＲＦ部１２に
供給されて、衛星信号が第１中間周波数に低域変換さ
れ、さらに基準周波数発振器１３からの発振出力により
第２中間周波数（１．０２３ＭＨｚ）の第２中間周波信
号Ｓifに低域変換される。
【００５４】このＲＦ部１２からの第２中間周波信号Ｓ
ifは、２値化回路４２に供給されて、所定のスレッショ
ールド値とレベル比較されて２値化される。
【００５５】この２値化回路４２の２値化出力Ｓd は、
イクスクルーシブオア回路で構成される信号乗算器４３
に供給される。
【００５６】この例の場合、逆拡散復調の帰還ループ５
０では、いわゆるタウ・ディザ追跡法が用いられ、ま
た、データ・ビットを復調するための帰還ループ６０
は、コスタス・ループが用いられるが、これらはデジタ
ル化構成とされると共に、それぞれの制御信号はマイク
ロコンピュータ７０において、ソフトウエア処理により
形成される。
【００５７】すなわち、逆拡散復調のための帰還ループ
５０において、５１は受信機側のＰＮ符号を発生する符
号発生器で、この符号発生器５１よりは基準のＰＮ符号
の位相（基準位相）に対して、それぞれ所定のオフセッ
ト分だけ位相差のある、進み（アーリ）符号Ｍｅおよび
遅れ（レート）符号Ｍｄからなる合成ＰＮ符号が得ら
れ、これが信号乗算器４３に供給される。この場合、合
成ＰＮ符号は、アーリ符号Ｍｅおよびレート符号Ｍｄが
１ミリ秒毎に切り換えられることにより、生成されたも
のである。
【００５８】信号乗算器４３では、この合成ＰＮ符号と
２値化回路４２からの２値化された中間周波信号Ｓd と
が、乗算される。
【００５９】この場合、符号発生器５１からのアーリ、
レートのＰＮ符号の位相および周波数（チップ速度）を
制御するための駆動クロックを発生するクロック発生器
５２は、数値制御型可変周波数発振器（以下ＮＣＯとい
う）で構成される。このクロック発生器５２には、基準
周波数発振器１３からの基準クロックが供給され、クロ
ック発生器５２は、この基準クロックから、マイクロコ
ンピュータ７０の制御により、符号発生器５１の駆動ク
ロック（１．０２３ＭＨｚ；１８．４１４ＭＨｚを１８
分周したもの）を形成する。
【００６０】そして、符号発生器５１では、このクロッ
ク発生器５２からの位相および周波数が制御されたクロ
ックにより、アーリおよびレートのＰＮ符号の位相およ
び周波数が制御される。これにより、符号発生器５１か
らのＰＮ符号が、２値化回路１３からの中間周波信号Ｓ
d に含まれるＰＮ符号の位相および周波数に一致するよ
うに制御され、これにより逆拡散がなされる。
【００６１】データ・ビットを復調するための帰還ルー
プ６０は、コスタス・ループにより構成され、ＮＣＯか
らなるキャリア発生器６１と、９０°移相器６２と、イ
クスクルーシブオアゲートからなる第１および第２の乗
算器６３および６４と、カウンタからなるローパスフィ
ルタ６５および６６と、キャリア発生器６１への制御信
号を形成するマイクロコンピュータ７０からなる。
【００６２】キャリア発生器６１には、基準周波数発振
器１３からの基準クロックが供給される。キャリア発生
器６１は、この基準クロックから、マイクロコンピュー
タ７０によるＮＣＯの数値制御に応じたキャリアを発生
する。
【００６３】マイクロコンピュータ７０は、プログラム
ソフトウエアによって、図３において細線で囲んだ部分
の機能ブロックとして示すような各機能を実行する。す
なわち、マイクロコンピュータ７０の処理機能を図３の
機能ブロックについて説明すると、乗算手段７１は、カ
ウンタで構成されるローパスフィルタ６５と６６からの
カウント値を掛け合わせ、その乗算出力として、受信信
号中の搬送波成分とキャリア発生器６１からのキャリア
との位相差に応じた出力を得、それをループフィルタ手
段７２に供給する。
【００６４】そして、この実施の形態では、標準電波受
信機部２０からの高精度の周波数情報Ｆｓｔと、基準周
波数発振器１３からの周波数信号とが周波数測定部３０
に供給され、周波数測定部３０においては、前述したよ
うに、高精度の周波数情報Ｆｓｔに基づいて、基準周波
数発振器１３からの周波数信号の周波数ずれΔｆが測定
される。そして、その周波数ずれΔｆの情報がマイクロ
コンピュータ７０のループフィルタ手段７２に供給され
る。
【００６５】ループフィルタ手段７２は、乗算手段７１
からの乗算出力と、周波数測定部３０からの周波数ずれ
Δｆの情報とから、キャリア発生器６１の出力信号の周
波数ないし位相を制御する信号を形成し、キャリア発生
器６１に供給する。以上の乗算手段７１とループフィル
タ手段７２とはコスタス・ループ６０の一部を構成す
る。
【００６６】次に、絶対値検波手段７３および７４は、
ローパスフィルタ６５および６６からのカウント値出力
を、それぞれ絶対値検波し、その検波出力を加算手段７
５で加算する。この加算手段７５からは、符号発生器５
１からのＰＮ符号と受信信号のＰＮ符号との相関レベル
を示す信号、すなわち、相関出力が得られる。
【００６７】この加算手段７５からの相関レベルを示す
相関出力信号は、ループフィルタ手段７６に供給され
る。このループフィルタ手段７６は、この相関出力信号
に基づいて、符号発生器５１の駆動クロックを生成する
クロック発生器５２の出力クロックの周波数ないし位相
を制御するための数値制御信号を形成する。
【００６８】いじょうのようにして、この実施の形態の
場合、基準周波数発振器１３の発振周波数が温度変化や
経年変化により変動しても、その発振周波数変動分がキ
ャリア発生器６１の出力信号に反映されるので、従来の
ような周波数サーチは不要となる。
【００６９】［時間同期の方法］次に、この実施の形態
の場合の時間同期の方法について、次に説明する。ま
ず、時間同期の方法の概略について説明する。
【００７０】衛星からの電波は、ＧＰＳ時計（原子時
計）に従って、例えば図４（Ａ）に示すように送信され
る。この送信電波は、図４（Ｂ）に示すように、到達時
間Δｔａだけかかって、ＧＰＳ受信機に受信される。
【００７１】図４（Ａ），（Ｂ）では、サブフレームの
先頭の時点を基準に到達時間Δｔａを示してあるが、サ
ブフレームの先頭の時点が判らなくても、特定のデータ
の境目、例えば拡散符号の１周期の境目、ビットの境
目、ワードの境目などの時刻が正確に判り、その境目の
時点が、サブフレームの何ワード目の何ビット目の何エ
ポックであるかが判れば、当該サブフレームの先頭の時
点を検出したことに等しい。
【００７２】そこで、この実施の形態では、特定のデー
タの境目、例えば拡散符号の１周期の境目、ビットの境
目、ワードの境目などの時刻を、標準電波受信機部２０
で抽出される高精度の時刻情報を用いて正確に検出し、
その境目の時点が、サブフレームの何ワード目の何ビッ
ト目の何エポックであるかを認識することにより、航法
メッセージ中のプリアンブルやＴＯＷを調べなくても、
１ミリ秒以上の時刻成分を知って、時間同期を取るよう
にする。
【００７３】前記境目の時点が、サブフレームの何ワー
ド目の何ビット目の何エポックであるかは、次のように
して求めることができる。
【００７４】ＧＰＳ受信機部１０の記憶部１５に記憶さ
れている衛星の軌道データと、当該ＧＰＳ受信装置のお
およその位置とから、衛星からの電波のおおよその到達
時間Δｔａが判る。そこで、この到達時間Δｔａを、Ｇ
ＰＳ受信機部１０における衛星電波の受信時刻から減算
すると、それは、衛星からの情報のサブフレームの先頭
の時点にほぼ等しいものとなる。
【００７５】そこで、境目の時点の時刻から到達時間Δ
ｔａを減算すると、その減算結果の時間は、図４（Ａ）
に示すように、サブフレームの先頭からΔｔｂだけ経過
した時点の情報となる。この減算結果の時間をビットや
拡散符号のクロックに置き換えて計算すれば、境目の時
点が、サブフレームの何ワード目の何ビット目の何エポ
ックであるかが判る。
【００７６】したがって、ＧＰＳ受信装置で利用できる
時刻情報が、ＧＰＳ時計に対して、所定の精度の正確さ
を保持していれば、Ｃ／Ａコードの同期が完了した後、
特定のデータの境目の時刻を、前記時刻情報から得るこ
とにより、航法メッセージ中のプリアンブルやＴＯＷを
調べなくても、正確な時間同期を取ることができる。
【００７７】ところで、拡散符号の１周期の境目は容易
に検知できる。また、ビットの境目は、１周期単位の拡
散符号の反転を検出することにより、検知できる。しか
し、ワードの境目は、各ワードごとに内容が異なること
から検知することが困難である。サブフレームの境目も
同様である。そこで、以下に説明する実施の形態では、
拡散符号の１周期の境目と、ビットの境目を用いる。
【００７８】前述もしたように、衛星からのＣ／Ａコー
ドの同期が取れたときには、Ｃ／Ａコードは、１ミリ秒
を１周期とするものであるので、１ミリ秒以下の時刻成
分についての衛星からの電波の到達時間が判ることにな
る。つまり、同期がとれたとき、その同期時点における
拡散符号（ＰＮ符号）の基準位相に対するずれ量（何チ
ップ分ずれているか）が、衛星からの電波の受信機への
到達時間のうちの１ミリ秒以下のオーダーの時間成分で
ある。これは、従来と変わるところはない。
【００７９】この実施の形態の時間同期方法では、上述
したように、ＧＰＳ受信装置は、標準電波受信機部２０
において高精度の時刻情報を取得できる。
【００８０】上述の説明において、拡散符号の１周期の
境目を検知するためには、５００μ秒のオーダーの誤差
で境目を正確に検知できる必要がある。また、ビットの
境目を検知するためには、１０ミリ秒のオーダーの誤差
で境目を正確に検知できればよい。この実施の形態のＧ
ＰＳ受信装置が取得できる時刻情報の精度の違いによ
り、以下に説明するように、２つの実施の形態がある。
【００８１】時刻情報の精度の問題について、説明す
る。
【００８２】今、ＧＰＳ受信装置が入手できる時間デー
タと正しい時間データとの差をΔｔ１とする。また、図
５に示すように、ＧＰＳ受信装置の大体の位置を（ux1
，uy1 ，uz1 ）、ＧＰＳ受信装置の正確な位置を（u
x，uy，uz）、時刻ｔにおける衛星の位置を（stx ，sty
，stz ）、時刻ｔにＧＰＳ受信装置が受信した電波を
衛星が送信したときの位置を（sx，sy，sz）、光の速度
をｃとしたとき、計算される衛星からの電波のＧＰＳ受
信装置までの伝播時間の誤差Δｔ２は、図５から、Δｔ
２＝｜（（sx−ux）2 ＋（sy−uy）2 ＋（sz−uz）2 ）
1/2−（（stx −ux1 ）2 ＋（sty −uy1 ）2 ＋（stz
−uz1 ）2 ）1/2 ｜／ｃと表わせる。
【００８３】時刻情報として問題となる誤差Ｅは、Ｅ＝
Δｔ１＋Δｔ２であるので、ＧＰＳ受信装置が利用する
ことができる時刻情報の誤差Ｅの値が、どの程度である
かにより、１ミリ秒以上の時刻成分を、どのように得る
かが異なる。
【００８４】［時間同期の第１の実施の形態］時間同期
の第１の実施の形態においては、時間同期のための１ミ
リ秒以上の時刻情報は、拡散符号であるＰＮ符号、つま
り、Ｃ／Ａコードの１周期、１０２３チップの境目の時
刻情報から求める。この場合、ＧＰＳ受信装置が利用で
きる時刻情報の精度は、 Ｅ＝Δｔ１＋Δｔ２＜５００μ秒 である必要がある。ここで、標準電波受信機部２０で取
得される時刻情報は、この条件を満足する。
【００８５】図６は、この第１の実施の形態の場合にお
ける、図１の復調・演算部１４の時間同期のためのブロ
ック図である。これは、その一部あるいは全部のブロッ
クをマイクロコンピュータで構成することができるもの
である。
【００８６】すなわち、ＲＦ部１２からの中間周波信号
は、逆拡散部１４１に供給される。逆拡散部１４２に
は、ＰＮ符号発生器５１を備えるＣ／Ａコード同期検出
部１４３から逆拡散のためのＰＮ符号が供給される。そ
して、Ｃ／Ａコード同期検出部１４３は、逆拡散部１４
１からの相関検出情報に基づいて、ＰＮ符号の発生位相
を制御し、Ｃ／Ａコードとの同期検出を行う。そして、
同期が取れた位相にＰＮ符号の位相をロックする。
【００８７】Ｃ／Ａコードの同期が完了すると、逆拡散
部１４１からはスペクトラム拡散変調されていたＧＰＳ
衛星信号が復調されて得られ、それがデータデコード部
１４２に供給される。
【００８８】データデコード部１４２では、エフェメリ
ス情報やアルマナック情報をデコードして出力する。こ
れらの航法メッセージの情報は、例えば記憶部１５に記
憶され、また、測位演算部１４５に供給される。
【００８９】また、Ｃ／Ａコード同期検出部１４３は、
Ｃ／Ａコードの同期が取れたタイミングを示す信号Ｌｔ
を時間同期検出部１４４に供給する。また、この実施の
形態では、Ｃ／Ａコード同期検出部１４３は、ＰＮ符号
の１周期の境目を示す信号Ｐｓを時間同期検出部１４４
に供給する。なお、Ｃ／Ａコードの同期が取れたタイミ
ングを示す信号Ｌｔは、図３では、マイクロコンピュー
タ７０で生成されるものである。
【００９０】時間同期検出部１４４は、Ｃ／Ａコードの
同期が取れたタイミングを示す信号Ｌｔから時間同期の
ための１ミリ秒以下の時間情報を求める。時間同期検出
部１４４は、また、Ｃ／Ａコードの同期完了後の、ＰＮ
符号の１周期の境目を示す信号Ｐｓに基づき時間同期の
ための１ミリ秒以上の時間情報を求め、測位演算のため
の時間同期を取る。
【００９１】図７は、この時間同期検出部１４４で行わ
れる処理の流れを示すフローチャートである。
【００９２】すなわち、まず、時間同期検出部１４４で
は、Ｃ／Ａコードの同期が完了したか否かを、前記信号
Ｌｔが得られたか否かにより判別する（ステップＳ１０
１）。そして、Ｃ／Ａコードの同期が完了したと判別し
たときには、時間同期のための１ミリ秒以下の時刻成分
を求める（ステップＳ１０２）。
【００９３】次に、ＰＮ符号の１周期が完了して、ＰＮ
符号の周期の境目になるのを待ち（ステップＳ１０
３）、ＰＮ符号の周期の境目になったことを、前記ＰＮ
符号の１周期の境目を示す信号Ｐｓにより確認したら、
そのときの時刻ｔｓを、標準電波受信機部２０からの高
精度の時刻情報Ｔｓｔから検知する（ステップＳ１０
４）。
【００９４】そして、前述もしたように、その時の時刻
ｔｓから、衛星からの電波のおおよその到達時間である
電波伝搬時間を減算し、その減算結果の１００μ秒の桁
の値を四捨五入することにより、時間同期のための１ミ
リ秒以上の時間情報を求める。そして、それらの時間情
報から時間同期を取り、その結果を測位演算部１４５に
送る（ステップＳ１０５）。
【００９５】ここで、衛星からの電波の到達時間である
電波伝搬時間は、次の式、 （（stx −ux1 ）2 ＋（sty −uy1 ）2 ＋（stz −uz1
）2 ）1/2 ／ｃ で表わすことができる。
【００９６】以上で、時間同期検出部１４４での時間同
期処理は終了となる。
【００９７】測位演算部１４５は、上述の時間同期の情
報に基づき、衛星とＧＰＳ受信装置との間の距離を算出
する。すなわち、測位演算に必要な数（通常、２次元測
位を行う場合には３個、３次元測位を行う場合には４
個）の衛星についての上述のような時間同期が取られ、
それぞれの衛星とＧＰＳ受信装置との距離がそれぞれ算
出されたとき、測位演算を実行し、結果を出力するよう
にする。
【００９８】以上のようにして、この実施の形態では、
Ｃ／Ａコードの同期が完了し、その後、ＰＮ符号の１周
期の境目が検出されたときには、測位演算の前処理とし
ての時間同期が取れ、測位演算に移行することができる
ので、従来の６秒単位でしか得られないプリアンブルや
ＴＯＷを用いる方法に比べて、位置を求めるまでの時間
を短縮化することができ、省電力化に寄与する。
【００９９】しかも、上述したように、この実施の形態
では、基準周波数発振器１３の発振周波数の周波数変動
を考慮した周波数サーチは行わなくても良くなるので、
衛星信号を捕捉するまでの時間も、その周波数サーチの
時間分の短縮化することができる。したがって、その点
でも測位演算開始までの時間を、より短縮化して、省電
力化につながる。
【０１００】例えば、ＧＰＳ受信装置を、図８に示すよ
うに、間欠的に駆動する場合、従来のＧＰＳ受信装置で
は、位置を求めるまでの時間が長く、その分の電力消費
が問題になるが、この発明の場合には、位置を求めるま
での時間が、上述したように短くなり、図８中、従来の
電力消費のうちの、斜線で付した部分の消費電力を削減
することができる。
【０１０１】また、このようにＧＰＳ受信機の省電力化
を図ることができると共に、使用者は、位置を知るまで
の時間が短縮されることにより、待ち時間が減り、使用
者のストレスを軽減することができる。
【０１０２】また、省電力化によって、ＧＰＳ受信機の
駆動に必要な電池の容量を小さくすることができるの
で、例えば図９に示すような腕時計型などの超小型測位
・精密時刻測定機器への応用が可能となる。
【０１０３】［時間同期の第２の実施の形態］時間同期
の第２の実施の形態においては、時間同期のための１ミ
リ秒以上の時刻情報は、スペクトラム拡散復調されたデ
ータのビットの境目の時刻情報から求める。この第２の
実施の形態においては、ＧＰＳ受信装置が利用できる時
刻情報の精度は、 Ｅ＝Δｔ１＋Δｔ２＜１０ミリ秒 である必要がある。この例では、標準電波受信機部２０
で得られる高精度の時刻情報がこの条件を満足してい
る。
【０１０４】図１０は、この第２の実施の形態の場合に
おける、図１の復調・演算部１４の時間同期のためのブ
ロック図である。第１の実施の形態と同様に、これは、
その一部あるいは全部のブロックをマイクロコンピュー
タで構成することができるものである。なお、第１の実
施の形態と同一部分には同一符号を付して、その説明は
省略する。
【０１０５】この第２の実施の形態では、ビット境目検
出部１４６が設けられる。このビット境目検出部１４６
には、逆拡散部１４１からのスペクトラム拡散復調され
たデータと、Ｃ／Ａコード同期検出部１４３からのＰＮ
符号の周期の境目を示す情報Ｐｓとが供給される。
【０１０６】このビット境目検出部１４６では、図１３
に示すように、ビットは、ＰＮ符号の２０周期分であ
り、ビットが“０”のときと、“１”のときとで、Ｃ／
Ａコードの位相が反転していることを利用して、ビット
の境目を検出し、その検出したビットの境目のタイミン
グを示す信号Ｂｓを、時間同期検出部１４７に供給す
る。
【０１０７】この時間同期検出部１４７には、第１の実
施の形態の場合と同様に、Ｃ／Ａコード同期検出部１４
３から、Ｃ／Ａコードの同期が取れたタイミングを示す
信号Ｌｔが供給される。
【０１０８】時間同期検出部１４７は、Ｃ／Ａコードの
同期が取れたタイミングを示す信号Ｌｔから時間同期の
ための１ミリ秒以下の時間情報を求める。時間同期検出
部１４７は、また、Ｃ／Ａコードの同期完了後の、ビッ
トの境目を示す信号Ｂｓに基づき時間同期のための１ミ
リ秒以上の時間情報を求め、測位演算のための時間同期
を取る。
【０１０９】図１１は、この時間同期検出部１４７で行
われる処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１０】すなわち、まず、時間同期検出部１４７で
は、Ｃ／Ａコードの同期が完了したか否かを、前記信号
Ｌｔが得られたか否かにより判別する（ステップＳ２０
１）。そして、Ｃ／Ａコードの同期が完了したと判別し
たときには、時間同期のための１ミリ秒以下の時刻成分
を求める（ステップＳ２０２）。
【０１１１】次に、ビットの境目が検出されるのを待ち
（ステップＳ２０３）、ビットの境目になったことを、
前記ビットの境目を示す信号Ｂｓにより確認したら、そ
のときの時刻ｔｓを、標準電波受信機部２０で得られる
高精度の時刻情報Ｔｓｔから検知する（ステップＳ２０
４）。
【０１１２】そして、前述もしたように、その時の時刻
ｔｓから、衛星からの電波のおおよその到達時間である
電波伝搬時間を減算し、その減算結果の時間に、Δｔ１
＋Δｔ２より小さい時間誤差を加算または減算すること
により、２０ミリ秒の倍数になる時間を作成する。この
ことにより、時間同期のための１ミリ秒以上の時間情報
を求める。そして、それらの時間情報から時間同期を取
り、その結果を測位演算部１４５に送る（ステップＳ２
０５）。以上で、時間同期検出部１４７での時間同期処
理は終了となる。
【０１１３】測位演算部１４５は、上述の時間同期の情
報に基づき、衛星とＧＰＳ受信装置との間の距離を算出
する。そして、測位演算に必要な数（通常、２次元測位
を行う場合には３個、３次元測位を行う場合には４個）
の衛星について、ＧＰＳ受信装置との距離がそれぞれ算
出されたとき、測位演算を実行し、結果を出力するよう
にする。
【０１１４】以上のようにして、この実施の形態では、
Ｃ／Ａコードの同期が完了し、その後、ビットの境目が
検出されたときには、測位演算の前処理としての時間同
期が取れ、測位演算に移行することができるので、前述
の第１の実施の形態と同様に、従来の６秒単位でしか得
られないプリアンブルやＴＯＷを用いる方法に比べて、
位置を求めるまでの時間を短縮化することができ、省電
力化に寄与する。
【０１１５】この第２の実施の形態の場合には、上述し
た第１の実施の形態の場合に得られる効果に加えて、Ｇ
ＰＳ受信装置が必要とする時刻精度は、第１の実施の形
態の場合に比べて、低くてよいの、前述した図９の腕時
計型などの機器への応用が、より容易になる。
【０１１６】なお、上述した２つの実施の形態では、測
位演算部１４５は、安定に同期が取れている間は、従来
と同様に航法メッセージのプリアンブルやＴＯＷの検出
を行って、時間同期のための１ミリ秒以上の時間情報を
取得し、それを用いて時間同期を行って、測位演算を行
うようにしている。
【０１１７】しかし、時間同期のための１ミリ秒以上の
時間情報は、プリアンブルやＴＯＷを用いることなく、
常に、上述のＰＮ符号の１周期の境目の時刻やビットの
境目の時刻に基づいて、取得するようにしても、勿論よ
い。
【０１１８】［他の実施の形態］図１２は、この発明に
よるＧＰＳ受信装置の他の実施の形態の構成を示すブロ
ック図である。この実施の形態では、ＧＰＳ受信機部１
０の基準周波数発振器１３には、このＧＰＳ受信機部１
０への電源がオフとされた場合でも、常に電源電圧が供
給されるように構成されている。そして、周波数測定部
３０で測定された基準周波数発振器１３の周波数ずれΔ
ｆの情報は、標準電波受信機部２０の周波数情報および
時刻情報抽出部２３に供給される。
【０１１９】この例の周波数情報および時刻情報抽出部
２３は、時刻情報Ｔｓｔのみでなく、周波数測定部３０
から取得した周波数ずれΔｆの情報も、ＧＰＳ受信機部
１０の復調・演算部１４に供給するように構成されてい
る。
【０１２０】したがって、電力消費の大きいＧＰＳ受信
機部１０に電源が投入されていないときであっても、基
準周波数発振器１３の周波数ずれΔｆに関する測定が行
われ、それが、標準電波受信機部２０からＧＰＳ受信機
部１０に渡される構成であるので、ＧＰＳ受信機部１０
に電源が投入されてから測位演算開始までの時間を短縮
化することができる。
【０１２１】［その他の実施の形態］上述の実施の形態
では、周波数測定部３０からの周波数ずれΔｆの情報を
用いて、コスタスループ６０のキャリア発生器６１を制
御するようにしたが、その代わりに、逆拡散復調のため
の帰還ループ５０のクロック発生器５２を、周波数測定
部３０からの周波数ずれΔｆの情報を用いて制御するよ
うにしても良い。
【０１２２】また、基準周波数発振器１３自身が、周波
数制御可能な発振器の構成である場合には、周波数測定
部３０からの周波数ずれΔｆの情報を用いて、基準周波
数発振器１３自身の発振周波数を制御するようにしても
良い。
【０１２３】また、周波数測定部３０では、周波数ずれ
Δｆを測定するようにしたが、周波数ずれΔｆを検出す
ることなく、標準電波受信機部２０からの高精度の周波
数情報Ｆｓｔを用いて、基準周波数発振器１３の発振周
波数を測定し、その測定結果に応じて、キャリア発生器
６１やクロック発生器５１や基準周波数発振器１３自身
を制御するように構成することもできる。
【０１２４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、標準電波を受信して得られる高精度の周波数情報を
用いて、ＧＰＳ受信機部が備える基準周波数発振器の発
振周波数の周波数変動分を除去した態様で衛星信号を捕
捉することが可能となるので、基準周波数発振器１３の
発振周波数の周波数変動を考慮した周波数サーチは行わ
なくても良くなる。したがって、衛星信号の捕捉を開始
してから、実際に捕捉できるまでの時間を、従来に比べ
て短縮化することができる。
【０１２５】また、標準電波から得られる時刻情報を、
ＧＰＳ衛星からの時刻情報に代えて用いることにより、
測位演算の前処理としての時間同期が取れるまでの時間
も大幅に短縮できる。したがって、この発明によれば、
測位演算開始までに必要な時間を大幅に短縮できる。
【０１２６】このように、電源投入後、位置測定までの
時間を短縮することで、位置測定に必要なＧＰＳ受信機
の駆動時間を減らし、省電力化に貢献する。また、電源
投入後、位置測定までの時間が短くなることで、位置測
定機能を使用するユーザーのストレスを軽減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるＧＰＳ受信装置の実施の形態の
構成例を示すブロック図である。
【図２】標準電波の仕様を説明するための図である。
【図３】実施の形態の信号復調部の構成例を示すブロッ
ク図である。
【図４】この発明による時間同期方法の実施の形態を説
明するための図である。
【図５】この発明による時間同期方法の実施の形態の説
明に用いる図である。
【図６】この発明による時間同期方法の第１の実施の形
態の要部のブロック図である。
【図７】この発明による時間同期方法の第１の実施の形
態を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明によるＧＰＳ受信装置の省電力性能を
従来との比較において示す図である。
【図９】この発明によるＧＰＳ受信装置の応用例を示す
図である。
【図１０】この発明による時間同期方法の第２の実施の
形態の要部のブロック図である。
【図１１】この発明による時間同期方法の第２の実施の
形態を説明するためのフローチャートである。
【図１２】この発明によるＧＰＳ受信装置の他の実施の
形態の構成例を示すブロック図である。
【図１３】ＧＰＳ衛星信号の構造を説明するための図で
ある。
【図１４】従来のＧＰＳ受信機における周波数サーチを
説明するための図である。
【符号の説明】
１１…ＧＰＳアンテナ、１２…高周波信号処理部、１３
…基準周波数発振器、１４…復調・演算部、１５…記憶
部、１６…入出力部、２０…標準電波受信機部、２１…
長波帯標準電波受信部、２２…周波数情報および時刻情
報抽出部、３０…周波数測定部、５０…逆拡散復調の帰
還ループ、５１…符号発生器、５２…駆動クロック発生
器、６０…データ・ビットを復調するための帰還ループ
（コスタスループ）、６１…キャリア発生器、７０…マ
イクロコンピュータ、１４１…逆拡散部、１４２…デー
タデコード部、１４３…Ｃ／Ａコード同期検出部、１４
４，１４７…時間同期検出部、１４５…測位演算部、１
４６…ビット境目検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金綱 治男 神奈川県横浜市保土ヶ谷区神戸町134番地 ソニー・エルエスアイ・デザイン株式会 社内 Ｆターム(参考） 5J062 AA01 AA02 AA13 BB05 CC07 DD05 DD14 DD24 EE05 GG02 5K022 EE02 EE36 5K047 AA18 BB01 CC01 CC08 GG34 GG37 HH01 HH03 HH15

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】標準電波により提供される高精度周波数情
    報を取得する工程と、 ＧＰＳ受信機部に使用されている基準周波数発振器の発
    振周波数、または、その周波数変動を、前記受信した高
    精度周波数情報を用いて測定する工程と、 その測定の結果をＧＰＳ衛星からの信号の捕捉に利用す
    る工程とを備えるＧＰＳ測位方法。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のＧＰＳ測位方法におい
    て、さらに、 前記標準電波により提供される高精度時刻情報を取得す
    る工程と、 前記ＧＰＳ衛星から送られてくる時刻情報の代わりに前
    記高精度時刻情報を用いて測位演算を行う工程と、 を備えることを特徴とするＧＰＳ測位方法。
  3. 【請求項３】請求項２に記載のＧＰＳ測位方法におい
    て、 前記ＧＰＳ衛星からのスペクトラム拡散信号の拡散符号
    についての同期タイミングを検出することにより、時間
    同期のための前記拡散符号の１周期以下の時刻成分を検
    出する第１の工程と、 前記第１の工程で、前記拡散符号の同期が完了した後、
    前記拡散符号の１周期の境目の時刻を、前記標準電波に
    より提供される高精度時刻情報により検出し、この境目
    の時刻に基づいて、前記時間同期のための前記拡散符号
    の１周期以上の時刻成分を検出する第２の工程と、 を備えることを特徴とするＧＰＳ測位方法。
  4. 【請求項４】請求項２に記載のＧＰＳ測位方法におい
    て、 前記ＧＰＳ衛星からのスペクトラム拡散信号の拡散符号
    についての同期タイミングを検出することにより、時間
    同期のための前記拡散符号の１周期以下の時刻成分を検
    出する第１の工程と、 前記第１の工程で、前記拡散符号の同期が完了した後、
    前記衛星からの情報のビットの境目を検出し、当該ビッ
    トの境目の時刻を、前記標準電波により提供される高精
    度時刻情報により検出し、この境目の時刻に基づいて、
    前記時間同期のための前記拡散符号の１周期以上の時刻
    成分を検出する第２の工程と、 を備えることを特徴とするＧＰＳ測位方法。
  5. 【請求項５】請求項１に記載のＧＰＳ測位方法におい
    て、 前記ＧＰＳ受信機部に電源が投入されていないときであ
    っても、前記ＧＰＳ受信機部の前記周波数発振器には電
    源を投入しておき、受信した前記標準電波により提供さ
    れる高精度周波数情報を用いて前記周波数発振器の周波
    数、または、その周波数変動を測定することを特徴とす
    るＧＰＳ測位方法。
  6. 【請求項６】請求項１または請求項２に記載のＧＰＳ測
    位方法において、 前記測定された基準周波数発振器の発振周波数、また
    は、その周波数変動を、前記ＧＰＳ衛星からの信号を捕
    捉するためのコスタスループのキャリア発生器の出力信
    号に反映させたことを特徴とするＧＰＳ測位方法。
  7. 【請求項７】ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、測位演
    算を行うＧＰＳ受信機部と、 標準電波を受信して、高精度周波数情報を取得する標準
    電波受信機部と、 前記ＧＰＳ受信機部に使用されている基準周波数発振器
    の発振周波数、または、その周波数変動を、前記標準電
    波受信機部で取得された前記高精度周波数情報を用いて
    測定する周波数測定部と、 を備え、前記ＧＰＳ受信機部では、前記周波数測定部で
    の測定結果を前記ＧＰＳ衛星からの信号の捕捉に利用す
    ることを特徴とするＧＰＳ受信装置。
  8. 【請求項８】請求項７に記載のＧＰＳ受信装置におい
    て、 前記標準電波受信部は、高精度時刻情報を取得して、そ
    の高精度時刻情報を前記ＧＰＳ受信機部に供給し、 前記ＧＰＳ受信機部は、前記ＧＰＳ衛星から送られてく
    る時刻情報の代わりに前記高精度時刻情報を用いて測位
    演算を行うことを特徴とするＧＰＳ受信装置。
  9. 【請求項９】請求項８に記載のＧＰＳ受信装置におい
    て、 前記ＧＰＳ受信機部は、 前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する受信手段と、 前記ＧＳＰ衛星の軌道情報を少なくとも格納する記憶手
    段と、 前記受信手段で受信されたＧＰＳ衛星からのスペクトラ
    ム拡散信号電波について、拡散符号についての同期を検
    出する同期検出手段と、 前記同期検出手段で検出された同期時点を時間同期のた
    めの前記拡散符号の１周期以下の時刻成分とすると共
    に、前記拡散符号の同期が完了した後、前記拡散符号の
    １周期の境目の時刻を、前記標準電波受信部からの高精
    度時刻情報を用いて取得し、この取得した前記境目の時
    刻に基づいて、前記時間同期のための前記拡散符号の１
    周期以上の時刻成分を求め、前記時間同期をとる時間同
    期検出手段とを備えることを特徴とするＧＰＳ受信装
    置。
  10. 【請求項１０】請求項８に記載のＧＰＳ受信装置におい
    て、 前記ＧＰＳ受信機部は、 前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する受信手段と、 前記ＧＰＳ衛星の軌道情報を少なくとも格納する記憶手
    段と、 前記受信手段で受信された前記ＧＰＳ衛星からのスペク
    トラム拡散信号電波について、拡散符号についての同期
    を検出する同期検出手段と、 前記衛星からの情報のビットの境目を検出するビット境
    目検出手段と、 前記同期検出手段で検出された同期時点を時間同期のた
    めの前記拡散符号の１周期以下の時刻成分とすると共
    に、前記ビット境目検出部で検出されたビットの境目の
    時刻を、前記標準電波受信部からの高精度時刻情報を用
    いて取得し、この取得した前記境目の時刻に基づいて、
    前記時間同期のための前記拡散符号の１周期以上の時刻
    成分を求め、前記時間同期をとる時間同期検出手段とを
    備えることを特徴とするＧＰＳ受信装置。
  11. 【請求項１１】請求項７に記載のＧＰＳ受信装置におい
    て、 前記ＧＰＳ受信機部では、これに電源が投入されていな
    いときであっても、前記周波数発振器には電源が投入さ
    れている状態とされるとともに、 前記周波数測定部では、前記ＧＰＳ受信機部に電源が投
    入されていないときにも、前記周波数発振器の発振周波
    数、または、その周波数変動を、前記標準電波受信部で
    取得された前記高精度周波数情報を用いて測定すること
    を特徴とするＧＰＳ受信装置。
  12. 【請求項１２】請求項７または請求項８に記載のＧＰＳ
    受信装置において、 前記周波数測定部で測定された基準周波数発振器の発振
    周波数、または、その周波数変動を、ＧＰＳ衛星からの
    信号を捕捉するためのコスタスループのキャリア発生器
    の出力信号に反映させたことを特徴とするＧＰＳ受信装
    置。
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