JP2001272453A - Demodulating method for gps signal and gps receiving device - Google Patents

Demodulating method for gps signal and gps receiving device

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JP2001272453A
JP2001272453A JP2000087744A JP2000087744A JP2001272453A JP 2001272453 A JP2001272453 A JP 2001272453A JP 2000087744 A JP2000087744 A JP 2000087744A JP 2000087744 A JP2000087744 A JP 2000087744A JP 2001272453 A JP2001272453 A JP 2001272453A
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JP
Japan
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signal
carrier
frequency
phase difference
gps
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000087744A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuko Yamamoto
泰子 山本
Satoshi Sugino
聡 杉野
Hideki Kamiyanagi
秀樹 上柳
Satoshi Hyodo
聡 兵頭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a demodulating method for a GPS signal and a GPS receiving device which can follow up even large variation of the carrier frequency of a receive signal with simple constitution. SOLUTION: The device is equipped with an arithmetic circuit 10 which computes by a carrier loop discriminator 58a the phase difference θerr between an in-phase signal and an orthogonal signal QPS integrated by integrators 571 and 574 for a certain time after code components are removed and determines a control signal Nca for controlling a carrier numeric control oscillator 51 by detecting the frequency shift of a replica carrier fca from the tilt (differential value) dθerr/dt of the phase difference θerr. Large variation in carrier frequency due to fluctuations, etc., of a reference frequency can be followed up by not only adjusting the frequency by detecting the phase difference, but also monitoring the frequency shift as well as the phase difference and a carrier loop is prevented from being unlocked. Further, the arithmetic circuit 10 is only added to conventional constitution.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、GPS信号の復調
方法並びにGPS受信装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a GPS signal demodulation method and a GPS receiver.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のGPS受信装置では、受信信号に
含まれる各GPS衛星固有の疑似雑音符号に同期した符
号(コード)を発生させてスペクトル逆拡散を行ったの
ち、受信信号の搬送波(キャリア)に同期したキャリア
を再生してGPS衛星からの航法データを復調する。G
PS衛星からの電波を捕捉するには、GPS受信装置内
で発生させたキャリアの複製信号(レプリカ)と目的と
するGPS衛星のコードを用いて、キャリアのレプリカ
の周波数とコードの位相を順次変えながら、GPS衛星
からの信号との相関の大きさを探索することにより、目
的とするGPS衛星の電波を捕捉する。目的とするGP
S衛星の電波を一旦捕捉した後は、受信信号とGPS受
信装置内で発生させたキャリアのレプリカとの位相差を
監視し、キャリア用の数値制御発振器を制御することに
よりキャリアの同期追跡を行う。キャリアの同期追跡
は、コスタス・ループ(Costas 1oop)などの位相差を
検知して周波数を合わせるPLL(Phase Locked Loo
p)が用いられ、コードの同期追跡にはDLL(De1ey
Lock Loop)が用いられている。
2. Description of the Related Art In a conventional GPS receiver, a code (code) synchronized with a pseudo-noise code unique to each GPS satellite included in a received signal is generated to perform spectrum despreading, and then a carrier (carrier) of the received signal is generated. ) Is reproduced to demodulate the navigation data from the GPS satellites. G
In order to capture radio waves from a PS satellite, the carrier replica frequency and code phase are sequentially changed using a carrier duplicate signal (replica) generated in the GPS receiver and a target GPS satellite code. While searching for the magnitude of the correlation with the signal from the GPS satellite, the radio wave of the target GPS satellite is captured. Target GP
After capturing the radio wave of the S satellite once, the phase difference between the received signal and the replica of the carrier generated in the GPS receiver is monitored, and the synchronous tracking of the carrier is performed by controlling the numerically controlled oscillator for the carrier. . Synchronous tracking of the carrier detects the phase difference of the Costas loop (Costas 1oop) and adjusts the frequency by PLL (Phase Locked Loo).
p) is used, and DLL (De1ey
Lock Loop) is used.

【0003】以下、図8及び図9を参照して、従来のG
PS受信装置の構成と動作について説明する。なお、図
8はGPS受信装置の全体ブロックを示し、図9はRF
回路によって受信信号をIF(中間周波数)信号に変換
し、さらにそのIF信号をアナログ−デジタル変換(2
値化)した後のデジタルIF信号を処理する、各GPS
衛星に対応したチャネル毎の受信信号処理ブロックを示
している。また、図10は受信信号処理ブロックの出力
に基づいてコード同期追跡並びにキャリア同期追跡を行
う信号処理回路のブロック図である。
Referring to FIGS. 8 and 9, a conventional G
The configuration and operation of the PS receiving device will be described. FIG. 8 shows the entire block of the GPS receiver, and FIG.
The circuit converts the received signal into an IF (intermediate frequency) signal, and further converts the IF signal into an analog-to-digital signal (2).
Each digital signal processing the digital IF signal after
2 shows a reception signal processing block for each channel corresponding to a satellite. FIG. 10 is a block diagram of a signal processing circuit that performs code synchronization tracking and carrier synchronization tracking based on the output of the received signal processing block.

【0004】図8に示すようにアンテナ1の受信信号は
RF回路2に供給され、RF回路2において受信信号が
中間周波(IF)信号に周波数変換(ダウンコンバー
ト)される。すなわち、RF回路2は、アンテナ1から
の受信信号を増幅する信号増幅器2aと、基準周波数信
号を発生する基準周波数発生器2bと、基準周波数信号
に基づいて信号増幅器2aで増幅された受信信号をIF
信号に周波数変換する周波数変換器2cとで構成され
る。そして、RF回路2から出力されるアナログのIF
信号はアナログ/デジタル信号変換器3において2値化
されてデジタルのIF信号に変換され、複数のGPS衛
星に対応した受信チャネル毎に受信信号処理ブロック5
i(i=1〜N)で信号処理される。なお、デジタルI
F信号は自動利得制御器4にも供給されており、自動利
得制御器4ではデジタルIF信号に応じて周波数変換器
2cにおける利得を適切な値に制御している。
As shown in FIG. 8, a received signal from an antenna 1 is supplied to an RF circuit 2, where the received signal is frequency-converted (down-converted) into an intermediate frequency (IF) signal. That is, the RF circuit 2 includes a signal amplifier 2a for amplifying a reception signal from the antenna 1, a reference frequency generator 2b for generating a reference frequency signal, and a reception signal amplified by the signal amplifier 2a based on the reference frequency signal. IF
And a frequency converter 2c for converting the frequency into a signal. The analog IF output from the RF circuit 2
The signal is binarized by an analog / digital signal converter 3 and converted into a digital IF signal, and a received signal processing block 5 is provided for each reception channel corresponding to a plurality of GPS satellites.
Signal processing is performed at i (i = 1 to N). Digital I
The F signal is also supplied to the automatic gain controller 4, and the automatic gain controller 4 controls the gain in the frequency converter 2c to an appropriate value according to the digital IF signal.

【0005】受信信号処理ブロック5iは、図9に示す
ようにキャリアの複製信号(以下、「レプリカキャリ
ア」と呼ぶ)fcaを発生するキャリア用数値制御発振器
51と、デジタルIF信号をレプリカキャリアfcaによ
り互いに位相が90°異なる同相信号I並びに直交信号
Qに直交周波数変換する直交周波数変換器52と、クロ
ック信号fcdを発生するコード用数値制御発振器53
と、クロック信号fcdから受信しようとするGPS衛星
の疑似雑音符号と一致するコードを合成するコード合成
回路54と、クロック信号fcd並びにコード合成回路5
4で合成されたコードのデータが入力され、受信信号に
含まれるコード成分に同期させるPrompt信号(P信
号)、P信号に対して2分の1チップ位相の進んだEarl
y信号(E信号)及びP信号に対して2分の1チップ位
相の遅れたLate信号(L信号)をそれぞれ出力する3ビ
ットのシフトレジスタ55と、P,E,Lの各信号と同
相信号I並びに直交信号Qとの排他的論理和を演算する
EXOR回路561〜566と、各EXOR回路561
566で排他的論理和を演算することによりコード成分
が除去された同相信号IP,IE,IL並びに直交信号
P,QE,QLを一定時間(例えば、コードの1周期の
長さである1ミリ秒)だけ積算してダンプする積算器5
1〜576とを備える。なお、直交周波数変換器52
は、レプリカキャリアfcaをサイン成分(0°位相成
分)及びコサイン成分(90°移動成分)に分離する分
離回路52a,52bと、各分離回路52a,52bか
ら出力されるレプリカキャリアfcaのサイン成分及びコ
サイン成分とデジタルIF信号の排他的論理和を各々演
算して同相信号I並びに直交信号Qを得るEXOR回路
52c,52dとで構成される。
As shown in FIG. 9, a reception signal processing block 5i includes a carrier numerically controlled oscillator 51 for generating a carrier duplicate signal (hereinafter referred to as "replica carrier") fca, and a digital IF signal by the replica carrier fca. A quadrature frequency converter 52 that performs quadrature frequency conversion to an in-phase signal I and a quadrature signal Q whose phases are different from each other by 90 °, and a code numerical control oscillator 53 that generates a clock signal fcd
A code synthesizing circuit 54 for synthesizing a code corresponding to the pseudo noise code of the GPS satellite to be received from the clock signal fcd, the clock signal fcd and the code synthesizing circuit 5
The data of the code synthesized in step 4 is input, a Prompt signal (P signal) synchronized with the code component included in the received signal, and Earl advanced by a half chip phase with respect to the P signal.
A 3-bit shift register 55 that outputs a late signal (L signal) delayed by a half chip phase with respect to the y signal (E signal) and the P signal, respectively, and is in phase with each of the P, E, and L signals an EXOR circuit 56 1 to 56 6 for calculating the exclusive OR of the signal I and quadrature signal Q, the EXOR circuit 56 1 -
56-phase signal code components are removed by calculating the exclusive OR 6 I P, I E, I L and quadrature signal Q P, Q E, Q L for a predetermined time (e.g., one period of the code Integrator 5 that accumulates and dumps only the length of 1 millisecond)
7 and a 1-57 6. Note that the orthogonal frequency converter 52
Are separating circuits 52a and 52b for separating the replica carrier fca into a sine component (0 ° phase component) and a cosine component (90 ° moving component), and the sine component of the replica carrier fca output from each of the separating circuits 52a and 52b. It is composed of EXOR circuits 52c and 52d for calculating exclusive OR of a cosine component and a digital IF signal to obtain an in-phase signal I and a quadrature signal Q.

【0006】また、信号処理回路58はCPUを主構成
とし、各積算器571〜576からダンプされる信号
PS,IES,ILS並びにQPS,QES,QLSに基づいてコ
ードの位相を順次変えるための制御信号Ncdをコード用
数値制御発振器53に出力するとともに、レプリカキャ
リアfcaの周波数を順次変えるための制御信号Ncaをキ
ャリア用数値制御発振器51に出力するものである。更
に詳しく説明すると、この信号処理回路58では、図1
0に示すように積算器571,574から出力される信号
PS及びQPSから(IPS 2+QPS 2)又は|IPS|+|Q
PS|などの受信信号の強度を表す値並びに受信信号のキ
ャリアとレプリカキャリアfcaとの位相差がキャリアル
ープ弁別器58aによって求められ、求められた値にキ
ャリアループフィルタ58bにおいてループフィルタの
演算が施され、その結果に基づいてレプリカキャリアf
caを受信信号のキャリアに追従させるための制御信号N
caがキャリア用数値制御発振器51に出力される。同時
に信号処理回路58では、エンベロープ検知回路58c
にて積算器572,575から出力される信号IES及びQ
ESのエンベロープが検知され、その検知結果が積算器5
8dで一定時間積算された信号ESと、エンベロープ検
知回路58eにて積算器573,576から出力される信
号ILS及びQLSのエンベロープが検知され、その検知結
果が積算器58fで一定時間積算された信号LSとの差
分から受信信号のコード成分に対するP信号の位相差を
求める計算がコードループ弁別器58gにて行なわれ、
この位相差にコードループフィルタ58hにおいてルー
プフィルタの演算が施され、その演算結果とスケールフ
ァクタ部58iで求められるスケールファクタに基づい
てP信号の位相を受信信号のコード成分に追従させるた
めの制御信号Ncdがコード用数値制御発振器53に出力
される。
The signal processing circuit 58 mainly comprises a CPU.
And each integrator 571~ 576Signal dumped from
IPS, IES, ILSAnd QPS, QES, QLSBased on
Control signal Ncd for sequentially changing the code phase
Output to the numerically controlled oscillator 53 and the replica capacitor
A control signal Nca for sequentially changing the frequency of the rear fca is keyed.
It is output to the carrier numerically controlled oscillator 51. Change
More specifically, in this signal processing circuit 58, FIG.
As shown in FIG.1, 57FourSignal output from
IPSAnd QPSFrom (IPS Two+ QPS Two) Or | IPS| + | Q
PS| And the value representing the strength of the received signal and the key of the received signal.
Carrier and replica carrier fca phase difference
Determined by the loop discriminator 58a.
The carrier loop filter 58b
An operation is performed, and based on the result, the replica carrier f
Control signal N for causing ca to follow the carrier of the received signal
ca is output to the carrier numerically controlled oscillator 51. simultaneous
In the signal processing circuit 58, the envelope detection circuit 58c
Integrator 57Two, 57FiveSignal I output fromESAnd Q
ESIs detected, and the detection result is
Signal E integrated for a certain period of time at 8dSAnd the envelope detection
The integrator 57 in the knowledge circuit 58eThree, 576Output from
Issue ILSAnd QLSEnvelope is detected, the detection result is
L obtained by integrating the result for a certain period of time by the integrator 58fSDifference with
The phase difference of the P signal with respect to the code component of the received signal
The calculated calculation is performed by the code loop discriminator 58g,
This phase difference is routed by the code loop filter 58h.
Filter operation, and the result and scale filter
Based on the scale factor required by the
To make the phase of the P signal follow the code component of the received signal.
Control signal Ncd is output to the numerically controlled oscillator 53 for code
Is done.

【0007】上記構成のGPS受信装置でGPS衛星の
電波を捕捉する場合、信号処理回路58は、レプリカキ
ャリアfcaの周波数とコード(P信号)の位相を順次変
えながら、キャリアループ弁別器58aによって求めら
れる受信信号の強度を表す値が所定の閾値を超えたとき
に目的とするGPS衛星の電波を捕捉したものとみな
し、衛星電波のサーチを終了する。以降はDLLによる
コードの同期追跡と、キャリアループ弁別器52aで求
められる位相誤差(レプリカキャリアfcaと受信信号の
キャリアとの位相のずれ)を監視することによるコスタ
スループでの同期追跡に移行する。
When the GPS receiver of the above configuration captures radio waves from a GPS satellite, the signal processing circuit 58 obtains the signal using the carrier loop discriminator 58a while sequentially changing the frequency of the replica carrier fca and the phase of the code (P signal). When the value indicating the strength of the received signal exceeds a predetermined threshold value, it is regarded that the radio wave of the target GPS satellite has been captured, and the search for the satellite radio wave is terminated. Thereafter, the process shifts to synchronous tracking in the Costas loop by monitoring the code synchronous tracking by the DLL and the phase error (the phase shift between the replica carrier fca and the carrier of the received signal) obtained by the carrier loop discriminator 52a.

【0008】なお、信号処理回路58で復調されたGP
S衛星の航法データから、例えば図8に示すようにナビ
ゲーション信号処理回路6において現在位置が測位さ
れ、測位された結果(位置情報)がモニタ装置等のユー
ザインタフェース部7に表示される。
The GP demodulated by the signal processing circuit 58
For example, as shown in FIG. 8, the navigation signal processing circuit 6 determines the current position from the navigation data of the S satellite, and the positioning result (position information) is displayed on the user interface unit 7 such as a monitor device.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述のように2つの信
号の位相差を検知して両信号の周波数を合わせるキャリ
アループとして、よく用いられているものに上記コスタ
スループがあるが、コスタスループの弁別器では位相差
しか監視していないため、例えばRF回路2の基準周波
数発生器2bで生成される基準周波数のゆらぎや、受信
信号が建物からの反射等で大きく変動した場合等に生じ
るキャリア周波数の大きな変化に追随することができな
い。さらに、一旦ループのロックが外れると、GPS衛
星の捕捉からやり直さなければならず、再度位置情報を
計算し、ユーザに現在位置を知らせるまでに長時間を費
やしてしまうという問題があった。
As described above, the Costas loop is often used as a carrier loop for detecting the phase difference between two signals and adjusting the frequencies of the two signals. Since the discriminator does not monitor only the phase shift, for example, the carrier frequency generated when the reference frequency generated by the reference frequency generator 2b of the RF circuit 2 fluctuates or the received signal greatly fluctuates due to reflection from a building or the like. Cannot keep up with the great changes in Further, once the loop is unlocked, it is necessary to start over from the acquisition of the GPS satellites, and there is a problem that it takes a long time to calculate the position information again and inform the user of the current position.

【0010】本発明は上記問題に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、簡単な構成で受信信号
のキャリア周波数の大きな変化にも追従可能なGPS信
号の復調方法並びにGPS受信装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a GPS signal demodulation method and a GPS reception method which can follow a large change in the carrier frequency of a received signal with a simple configuration. It is to provide a device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、GPS衛星から受信した受信信
号から航法データを復調するGPS信号の復調方法であ
って、受信信号のキャリア成分に周波数を可変としたレ
プリカキャリアを同期させる際に、受信信号のキャリア
成分とレプリカキャリアの周波数との位相差の傾きを所
定時間毎に算出し、この傾きの絶対値を小さくするよう
にレプリカキャリアの周波数を可変させることを特徴と
し、受信信号のキャリア成分とレプリカキャリアの位相
差を検知して両者の周波数を合わせるだけでなく、位相
差と同時に位相差の傾きで表される周波数のずれを監視
してレプリカキャリアの周波数を受信信号のキャリア成
分の周波数に合わせるため、中間周波信号に変換するた
めの基準周波数の揺らぎや、受信信号が建物からの反射
等で大きく変動した場合などに生じるキャリア周波数の
大きな変化に追随することができ、キャリアループのロ
ック外れを防止することが可能となり、これによりGP
S衛星の再捕捉のために長時問を費やしてしまうという
問題を防ぐことができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a GPS signal demodulating method for demodulating navigation data from a received signal received from a GPS satellite. When synchronizing the replica carrier whose frequency is variable with the component, the gradient of the phase difference between the carrier component of the received signal and the frequency of the replica carrier is calculated every predetermined time, and the replica is set so that the absolute value of this gradient is reduced. It is characterized by changing the frequency of the carrier, not only detecting the phase difference between the carrier component of the received signal and the replica carrier and adjusting the frequency of both, but also the frequency deviation expressed by the phase difference and the slope of the phase difference at the same time To match the frequency of the replica carrier to the frequency of the carrier component of the received signal, Ragiya, the received signal can follow the large change in the carrier frequency that occurs in a case where varied greatly reflection or the like from the building, it is possible to prevent the unlocking of the carrier loop, thereby GP
The problem that a long time is spent for reacquisition of the S satellite can be prevented.

【0012】請求項2の発明は、上記目的を達成するた
めに、GPS衛星から受信した受信信号から航法データ
を復調するGPS受信装置において、アンテナで受信し
たGPS信号を中間周波信号に変換する中間周波変換手
段と、アナログの中間周波信号を2値化してデジタル中
間周波信号に変換するアナログ/デジタル変換手段と、
レプリカキャリアを発生するキャリア用数値制御発振器
と、デジタル中間周波信号をレプリカキャリアにより同
相信号並びに直交信号に直交周波数変換する直交周波数
変換器と、受信信号に含まれる各GPS衛星に固有の疑
似雑音符号に同期したコードを発生させるコード同期手
段と、コード同期がとれた状態で同相信号と直交信号の
単位時間毎の位相差を算出するとともに所定期間毎に位
相差の傾きを算出し、位相差の傾きの絶対値を小さくす
るようにレプリカキャリアの周波数を変えるための制御
信号を生成してキャリア用数値制御発振器を制御する制
御手段とを備えたことを特徴とし、受信信号のキャリア
成分とレプリカキャリアの位相差を検知して両者の周波
数を合わせるだけでなく、位相差と同時に位相差の傾き
で表される周波数のずれを監視してレプリカキャリアの
周波数を受信信号のキャリア成分の周波数に合わせるた
め、中間周波信号に変換するための基準周波数の揺らぎ
や、受信信号が建物からの反射等で大きく変動した場合
などに生じるキャリア周波数の大きな変化に追随するこ
とができ、キャリアループのロック外れを防止すること
が可能となり、これによりGPS衛星の再捕捉のために
長時問を費やしてしまうという問題を防ぐことができ、
しかも、従来構成に対して僅かな回路を追加するだけの
簡単な回路構成で実現できる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a GPS receiving apparatus for demodulating navigation data from a received signal received from a GPS satellite, wherein the GPS signal received by an antenna is converted into an intermediate frequency signal. Frequency conversion means, analog / digital conversion means for binarizing an analog intermediate frequency signal and converting it into a digital intermediate frequency signal,
A carrier numerically controlled oscillator for generating a replica carrier, an orthogonal frequency converter for orthogonally converting a digital intermediate frequency signal into an in-phase signal and an orthogonal signal by a replica carrier, and pseudo-noise inherent in each GPS satellite included in a received signal. A code synchronizing means for generating a code synchronized with the code, and calculating a phase difference per unit time between the in-phase signal and the quadrature signal in a state where the code is synchronized, and calculating a gradient of the phase difference every predetermined period, Control means for generating a control signal for changing the frequency of the replica carrier so as to reduce the absolute value of the slope of the phase difference and controlling the numerically controlled oscillator for the carrier. In addition to detecting the phase difference of the replica carrier and matching the two frequencies, the frequency expressed by the phase difference slope at the same time as the phase difference In order to adjust the frequency of the replica carrier to the frequency of the carrier component of the received signal by monitoring the deviation, the fluctuation of the reference frequency for converting to the intermediate frequency signal and the case where the received signal fluctuates greatly due to reflection from the building etc. It is possible to follow a large change in the carrier frequency that occurs and to prevent the carrier loop from unlocking, thereby avoiding the problem of spending a long time in re-acquiring GPS satellites. ,
Moreover, it can be realized with a simple circuit configuration in which only a few circuits are added to the conventional configuration.

【0013】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、所定時間分のデジタル中間周波信号を格納するメモ
リを備え、制御手段はメモリに格納されたデジタル中間
周波信号のデータから制御信号を生成してなることを特
徴とし、リアルタイムでレプリカキャリアの周波数と位
相をデジタル中間周波信号のキャリア成分の周波数と位
相に合わせ込むよりも速く、受信信号のキャリア成分と
の同期をとることができ、しかも、最初にメモリに格納
されたデジタル中間周波信号から全ての受信信号を航法
データとして復調することができ、この結果、位置情報
を出力するまでの時間を短縮することが可能となる。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, there is provided a memory for storing a digital intermediate frequency signal for a predetermined time, and the control means converts the control signal from the digital intermediate frequency signal data stored in the memory. It is characterized by being generated, faster than adjusting the frequency and phase of the replica carrier to the frequency and phase of the carrier component of the digital intermediate frequency signal in real time, it is possible to synchronize with the carrier component of the received signal, In addition, all received signals can be demodulated as navigation data from the digital intermediate frequency signal stored in the memory first, and as a result, the time required for outputting position information can be reduced.

【0014】請求項4の発明は、請求項2又は3の発明
において、制御手段は、単位時間毎に算出する位相差の
データのうちで前後の位相差のデータとの変化量が所定
値以上である位相差のデータを除去して傾き及び平均値
を算出することを特徴とし、適切な位相差の傾きを算出
することができ、結果としてより速くキャリア同期をと
ることが可能となる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the control means is configured such that, of the phase difference data calculated per unit time, a change amount between the preceding and following phase difference data is equal to or more than a predetermined value. The characteristic feature is that the data of the phase difference is removed and the slope and the average value are calculated, so that an appropriate slope of the phase difference can be calculated, and as a result, carrier synchronization can be achieved more quickly.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】(実施形態1)本発明の実施形態
1における要部のブロック図を図1に示す。但し、本発
明の特徴であるキャリアの同期追跡を行うための構成以
外、すなわちコードの同期追跡を行うための構成等は図
8〜図10に示した従来例と共通であるから図示並びに
説明を省略する。また、本実施形態の構成のうちで上記
従来例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省
略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram of a main part according to Embodiment 1 of the present invention. However, since the configuration other than the configuration for performing carrier synchronization tracking, which is a feature of the present invention, that is, the configuration for performing code synchronization tracking is the same as the conventional example shown in FIGS. Omitted. In addition, in the configuration of the present embodiment, portions common to the above-described conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0016】本実施形態は、コード成分が除去されて積
算器571,574で一定時間積算された同相信号IPS
びに直交信号QPSを図2に示すように直交座標軸上にプ
ロットしたときの角度(同相信号IPSと直交信号QPS
位相差)θerrをキャリアループ弁別器58aで算出
し、この位相差θerrの傾き(微分値)dθerr/dtか
らレプリカキャリアfcaの周波数ずれを検知してキャリ
ア用数値制御発振器51を制御するための制御信号Nca
を決定する演算回路10を備えた点に特徴がある。な
お、演算回路10は従来例における信号処理回路58を
構成するCPUにて実現される。
The present embodiment has been plotted on the orthogonal coordinate axes as shown in-phase signal I PS and quadrature signal Q PS, which is a predetermined time integrating code component is removed by the multiplier 57 1, 57 4 2 The angle at this time (the phase difference between the in-phase signal I PS and the quadrature signal Q PS ) θerr is calculated by the carrier loop discriminator 58a, and the frequency deviation of the replica carrier fca is calculated from the slope (differential value) dθerr / dt of the phase difference θerr. A control signal Nca for detecting and controlling the carrier numerically controlled oscillator 51
Is characterized in that it has an arithmetic circuit 10 for determining. The arithmetic circuit 10 is realized by a CPU constituting the signal processing circuit 58 in the conventional example.

【0017】図示しないRF回路2で受信信号の周波数
を中間周波数(IF)に変換(ダウンコンバート)しア
ナログ/デジタル信号変換器3で2値化したデジタルI
F信号と、電波を捕捉した状態でキャリア用数値制御発
振器51で発生したレプリカキャリアfcaが分離回路5
2a,52bにより分離されたレプリカキャリアfcaの
サイン成分及びコサイン成分とに対して、EXOR回路
52c,52dにて排他的論理和の演算が施され、デジ
タルIF信号が同相信号I並びに直交信号Qに直交周波
数変換される。このとき、レプリカキャリアfcaとデジ
タルIF信号のキャリア成分との周波数及び位相が完全
に一致していればデジタルIF信号からキャリア成分が
取り除かれるが、GPS衛星からの電波を捕捉した段階
ではキャリア同期がとれていないためにキャリア成分が
除去できていない。
A digital signal I is converted (down-converted) by a not-shown RF circuit 2 into an intermediate frequency (IF) and binarized by an analog / digital signal converter 3.
The F signal and the replica carrier fca generated by the carrier numerically controlled oscillator 51 while capturing the radio waves are separated by the separation circuit 5.
EXOR circuits 52c and 52d perform an exclusive OR operation on the sine component and cosine component of the replica carrier fca separated by 2a and 52b, and convert the digital IF signal into the in-phase signal I and the quadrature signal Q. Are subjected to orthogonal frequency conversion. At this time, if the frequency and phase of the replica carrier fca and the carrier component of the digital IF signal completely match, the carrier component is removed from the digital IF signal. However, at the stage where the radio wave from the GPS satellite is captured, the carrier synchronization is not performed. Carrier components could not be removed because they were not removed.

【0018】そして、EXOR回路561,564におい
て、コード成分に同期させるためのP信号と同相信号I
並びに直交信号Qとの排他的論理和を演算することによ
りコード成分が除去され、コード成分除去後の同相信号
P並びに直交信号QPが積算器571,574にて一定時
間(例えば、コードの1周期の長さである1ミリ秒)だ
け積算された信号IPS並びにQPSがダンプされる。な
お、上記積算時間は1ミリ秒に限定されるものではな
く、これより長い又は短い時間であってもよい。
In the EXOR circuits 56 1 and 56 4 , the P signal for synchronizing with the code component and the in-phase signal I
And quadrature signal code component by calculating the exclusive OR of the Q is removed, in-phase signal after the code apheresis I P and quadrature signal Q P is a predetermined time at the integrator 57 1, 57 4 (e.g. , And the signal I PS and Q PS integrated by the length of one code cycle (1 millisecond) are dumped. Note that the integration time is not limited to 1 millisecond, and may be longer or shorter.

【0019】そして、キャリアループ弁別器58aにお
いて、一定時間積算された同相信号IPS並びに直交信号
PSの位相差θerrが計算されるが、キャリア同期とコ
ード同期がともにとれていた場合、上記直交信号QPS
0となるので位相差θerr=0となる。そこで、演算回
路10にて位相差θerrの傾き(微分値)dθerr/dt
を監視し、この傾きdθerr/dtを小さく(ゼロとす
る)ようにキャリア用数値制御発振器51に対する制御
信号Ncaを決定し、キャリア用数値制御発振器51から
レプリカキャリアfcaを発生させるものである。
Then, the carrier loop discriminator 58a calculates the phase difference θerr between the in-phase signal I PS and the quadrature signal Q PS integrated for a certain period of time. Quadrature signal Q PS =
Therefore, the phase difference θerr = 0. Then, the slope (differential value) dθerr / dt of the phase difference θerr is calculated by the arithmetic circuit 10.
, The control signal Nca for the carrier numerically controlled oscillator 51 is determined so that the gradient dθerr / dt is reduced (set to zero), and the carrier numerically controlled oscillator 51 generates a replica carrier fca.

【0020】次に、GPS衛星からの電波を捕捉した
後、コード同期がとれた状態での演算回路10の動作
を、図3のフローチャートを参照して詳細に説明する。
Next, the operation of the arithmetic circuit 10 in a state where code is synchronized after capturing radio waves from GPS satellites will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

【0021】まず、演算回路10はキャリアループ弁別
器58aから1ミリ秒毎に所定期間(例えば、10ミリ
秒間)だけ位相差θerrを読み込む(S1)。但し、上
記所定期間は10ミリ秒間に限定されるものではなく、
これよりも長い又は短い時間であってもよい。そして、
演算回路10においては、上記所定期間の位相差θerr
の平均値と傾きdθerr/dtを計算し(S2)、求め
た傾きdθerr/dtの絶対値を所定の閾値ωthと比較
する(S3)。演算回路10では、傾きdθerr/dt
の絶対値が閾値ωthよりも大きければ、レプリカキャリ
アfcaの周波数がデジタルIF信号のキャリアの周波数
と一致していないと判断し、傾きdθerr/dtの絶対
値に相当する制御信号の補正値ΔNcaを出力する(S
4)。そして、演算回路10から出力された補正値ΔN
caに加算器11によりバイアス値が加算され、信号処理
回路58により制御信号Ncaの値が計算されてNcaの値
が変更されることで新しいレプリカキャリアfcaがキャ
リア用数値制御発振器51から発生する(S5)。な
お、制御信号Ncaのバイアス値はそのシステムに依存す
るものであり、システムにより不必要ならばバイアス値
を加算しなくてもかまわない。
First, the arithmetic circuit 10 reads the phase difference θerr from the carrier loop discriminator 58a every millisecond for a predetermined period (for example, 10 milliseconds) (S1). However, the predetermined period is not limited to 10 milliseconds,
Longer or shorter times may be used. And
In the arithmetic circuit 10, the phase difference θerr in the predetermined period is
Is calculated and the slope dθerr / dt is calculated (S2), and the obtained absolute value of the slope dθerr / dt is compared with a predetermined threshold ωth (S3). In the arithmetic circuit 10, the slope dθerr / dt
Is larger than the threshold value ωth, it is determined that the frequency of the replica carrier fca does not match the frequency of the carrier of the digital IF signal, and the correction value ΔNca of the control signal corresponding to the absolute value of the slope dθerr / dt is determined. Output (S
4). Then, the correction value ΔN output from the arithmetic circuit 10
The bias value is added to ca by the adder 11, the value of the control signal Nca is calculated by the signal processing circuit 58, and the value of Nca is changed, so that a new replica carrier fca is generated from the carrier numerically controlled oscillator 51 ( S5). It should be noted that the bias value of the control signal Nca depends on the system, and the bias value need not be added if unnecessary by the system.

【0022】そして、新たなレプリカキャリアfcaによ
るデジタルIF信号の直交周波数変換並びにコード成分
の除去の操作が行われ、位相差θerrの傾きdθerr/d
tの絶対値が閾値ωth以下になるまで上記処理(S1〜
S5)が繰り返される。
Then, the operation of orthogonal frequency conversion of the digital IF signal and the removal of the code component by the new replica carrier fca are performed, and the slope dθerr / d of the phase difference θerr is performed.
The above processing (S1 to S5) until the absolute value of
S5) is repeated.

【0023】一方、位相差θerrの傾きdθerr/dtの
絶対値が閾値ωth以下となれば、演算回路10ではレプ
リカキャリアfcaの周波数がデジタルIF信号のキャリ
アの周波数と一致したと判断し(S6)、そのときの補
正値△Ncaの値を初期値△NcaOとして記憶する(S
7)。
On the other hand, if the absolute value of the slope dθerr / dt of the phase difference θerr is equal to or smaller than the threshold value ωth, the arithmetic circuit 10 determines that the frequency of the replica carrier fca matches the frequency of the carrier of the digital IF signal (S6). The value of the correction value 補正 Nca at that time is stored as the initial value △ NcaO (S
7).

【0024】ここで、制御信号Ncaは位相差θerrの傾
きdθerr/dtの関数であり、レプリカキャリアfca
が制御信号Ncaの関数であることから、図4に示すよう
に上記傾きdθerr/dtがゼロになったときの制御信
号Ncaの値Nca0をキャリア用数値制御発振器51に与
えたときにレプリカキャリアfcaの周波数がデジタルI
F信号のキャリア成分の周波数に一致させることができ
る。
Here, the control signal Nca is a function of the inclination dθerr / dt of the phase difference θerr, and the replica carrier fca
Is a function of the control signal Nca, as shown in FIG. 4, when the value Nca0 of the control signal Nca when the gradient dθerr / dt becomes zero is given to the carrier numerical control oscillator 51, the replica carrier fca Frequency is digital I
The frequency can be matched to the frequency of the carrier component of the F signal.

【0025】そして、演算回路10は位相差θerrの平
均値の絶対値|Σθerr|/10と所定の基準値θthと
を比較し(S8)、上記平均値の絶対値|Σθerr|/
10が基準値θthよりも大きい場合にはレプリカキャリ
アfcaの位相がデジタルIF信号のキャリアの位相と一
致していないと判断して位相を一致させるように補正値
ΔNcaの値を前後させる。すなわち、演算回路10では
図5に示すように、位相差θerrの平均値Σθerr/10
の符号と大きさ(絶対値)に応じて必要な時間分だけ補
正値△Ncaとして△NcaO±αを出力することでレプリ
カキャリアfcaの周波数を前後させ、レプリカキャリア
fcaの位相をデジタルIF信号のキャリア成分と一致さ
せるように補正する(S9)。この補正完了後、演算回
路10は補正値△Ncaを初期値△Nca0に戻し(S1
0)、再度所定期間だけ位相差θerrを読み込むととも
に位相差θerrの平均値Σθerr/10を求める(S1
1)。そして、平均値Σθerr/10が基準値θth以下
になれば、レプリカキャリアfcaの位相がデジタルIF
信号のキャリアの位相と一致したと判断し(S8)、そ
のときの補正値△Nca0を記憶し(S12)、レプリカ
キャリアfcaの周波数と位相を保持する。その後は、位
相差θerrの傾きと平均値を監視することで受信信号の
周波数や位相に変動が生じているか否かを検知してキャ
リア同期を追跡する。
Then, the arithmetic circuit 10 compares the absolute value | errθerr | / 10 of the average value of the phase difference θerr with a predetermined reference value θth (S8), and calculates the absolute value | Σθerr |
When 10 is larger than the reference value θth, it is determined that the phase of the replica carrier fca does not match the phase of the carrier of the digital IF signal, and the value of the correction value ΔNca is shifted back and forth so that the phases match. That is, in the arithmetic circuit 10, as shown in FIG. 5, the average value of the phase difference θerrΣθerr / 10
By outputting 補正 NcaO ± α as a correction value △ Nca for a necessary time according to the sign and magnitude (absolute value) of the replica carrier fca, the frequency of the replica carrier fca is changed, and the phase of the replica carrier fca is changed to the digital IF signal. Correction is made so as to match the carrier component (S9). After completion of this correction, the arithmetic circuit 10 returns the correction value △ Nca to the initial value △ Nca0 (S1
0), the phase difference θerr is read again for a predetermined period, and the average value Δθerr / 10 of the phase difference θerr is obtained (S1).
1). When the average value Σθerr / 10 becomes equal to or less than the reference value θth, the phase of the replica carrier fca is changed to the digital IF
It is determined that the phase matches the phase of the carrier of the signal (S8), the correction value ΔNca0 at that time is stored (S12), and the frequency and phase of the replica carrier fca are held. Thereafter, by monitoring the slope and average value of the phase difference θerr, it is detected whether or not the frequency and phase of the received signal have changed, and the carrier synchronization is tracked.

【0026】上述のように本実施形態では、GPS受信
信号のキャリア同期追跡において、位相差を検知して周
波数を合わせるだけでなく位相差と同時に周波数のずれ
を監視することにより、RF回路2の基準周波数発生器
2bで生成される基準周波数の揺らぎや、受信信号が建
物からの反射等で大きく変動した場合などに生じるキャ
リア周波数の大きな変化に追随できるようになり、キャ
リアループのロック外れを防止することが可能となる。
これによりGPS衛星の再捕捉のために長時問を費やし
てしまうという問題を防ぐことができる。しかも、従来
構成に対して演算回路10を追加するだけの簡単な構成
で実現できるという利点がある。
As described above, in the present embodiment, in tracking the carrier synchronization of the GPS reception signal, not only the phase difference is detected and the frequency is adjusted, but also the frequency shift is monitored simultaneously with the phase difference. It is possible to follow the fluctuation of the reference frequency generated by the reference frequency generator 2b and the large change of the carrier frequency generated when the received signal fluctuates greatly due to the reflection from the building or the like, thereby preventing the carrier loop from being unlocked. It is possible to do.
This can prevent a problem that a long time is spent for reacquiring the GPS satellite. In addition, there is an advantage that it can be realized with a simple configuration in which only the arithmetic circuit 10 is added to the conventional configuration.

【0027】(実施形態2)本実施形態は図6に示すよ
うに、受信信号をRF回路2でダウンコンバートしアナ
ログ/デジタル信号変換器3で2値化したデジタルIF
信号を所定期間分だけ記憶可能なメモリ12を受信信号
処理ブロック5に備えた点が実施形態1と異なるが、そ
れ以外の構成は実施形態1と共通である。よって、共通
する構成については同一の符号を付して説明を省略し、
本実施形態の特徴となる構成並びに動作についてのみ説
明する。
(Embodiment 2) In this embodiment, as shown in FIG. 6, a digital IF in which a received signal is down-converted by an RF circuit 2 and binarized by an analog / digital signal converter 3
The present embodiment differs from the first embodiment in that a memory 12 capable of storing signals for a predetermined period is provided in the received signal processing block 5, but other configurations are common to the first embodiment. Therefore, common components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
Only the configuration and operation characteristic of the present embodiment will be described.

【0028】ところで実施形態1においては、演算回路
10がキャリアループ弁別器58aから1ミリ秒毎に所
定期間(例えば、10ミリ秒間)だけ位相差θerrを読
み込んで位相差θerrの傾きdθerr/dtを求めて閾値
wthと比較し、傾きの絶対値が閾値wthよりも大きけれ
ば、制御信号Ncaを変更してレプリカキャリアfcaの周
波数を変え、その次の10ミリ秒間で再度位相差θerr
の傾きdθerr/dtの程度を判定している。
In the first embodiment, the arithmetic circuit 10 reads the phase difference θerr from the carrier loop discriminator 58a every millisecond for a predetermined period (for example, 10 milliseconds), and calculates the slope dθerr / dt of the phase difference θerr. It is obtained and compared with the threshold value wth. If the absolute value of the gradient is larger than the threshold value wth, the control signal Nca is changed to change the frequency of the replica carrier fca, and the phase difference θ err is returned again in the next 10 milliseconds.
The degree of the inclination dθerr / dt is determined.

【0029】これに対して本実施形態では、受信信号処
理部ロック5に設けたメモリ12に所定時間(例えば、
100ミリ秒)分だけ格納されたデジタルIF信号のデ
ータのうち、最初の10ミリ秒間のデータを用いて実施
形態1で説明した手順によりレプリカキャリアfcaの周
波数及び位相をデジタルIF信号のキャリア成分の周波
数及び位相に合わせ込むのであるが、2回目以降の位相
差θerrの傾きdθerr/dtの算出にはメモリ12に格
納されたデータを用いる。したがって、デジタルIF信
号のデータを一旦メモリ12に格納することにより、最
初の10ミリ秒間のデータを何度でも使用することがで
き、GPS衛星の捕捉時にもメモリ12に格納したデー
タを用い、レプリカキャリアfcaの周波数とコードの位
相を順次変えていくことで、例えば、IPS 2+QPS 2が一
定値以上になるキャリア用及びコード用数値制御発振器
51,53の制御信号Nca,Ncdを探すことができる。
また、一旦キャリア同期がとれた後に周波数が変動した
場合でも、変動がみられた時点のデジタルIF信号のデ
ータを利用してレプリカキャリアfcaの周波数と位相を
受信信号に合わせ込むことが可能である。これにより、
受信したGPS信号をすべて航法データとして復調する
ことが可能となる。なお、メモリ12に格納されるデジ
タルIF信号は100ミリ秒間分に限定されるものでは
なく、これよりも長い又は短い時間であってもよい。
On the other hand, in the present embodiment, the memory 12 provided in the received signal processing unit lock 5 has a predetermined time (for example,
Of the data of the digital IF signal stored for 100 milliseconds, the frequency and phase of the replica carrier fca are determined by the procedure described in the first embodiment using the data of the first 10 milliseconds. Although the frequency and the phase are adjusted, the data stored in the memory 12 is used for calculating the slope dθerr / dt of the phase difference θerr after the second time. Therefore, once the data of the digital IF signal is temporarily stored in the memory 12, the data for the first 10 milliseconds can be used as many times as possible. By sequentially changing the frequency of the carrier fca and the phase of the code, for example, searching for the control signals Nca and Ncd of the carrier and code numerically controlled oscillators 51 and 53 at which I PS 2 + Q PS 2 becomes a certain value or more. Can be.
Further, even if the frequency fluctuates once the carrier is synchronized, the frequency and phase of the replica carrier fca can be adjusted to the received signal using the data of the digital IF signal at the time of the fluctuation. . This allows
All the received GPS signals can be demodulated as navigation data. The digital IF signal stored in the memory 12 is not limited to 100 milliseconds, but may be longer or shorter.

【0030】上述のように本実施形態によれば、実施形
態1のようにリアルタイムでレプリカキャリアfcaの周
波数と位相をデジタルIF信号のキャリア成分の周波数
と位相に合わせ込むよりも速く、受信信号のキャリア成
分との同期をとることができ、しかも、最初にメモリ1
2に格納された受信信号(デジタルIF信号)から全て
の受信信号を航法データとして復調することができ、こ
の結果、位置情報を出力するまでの時間を短縮すること
が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the frequency and the phase of the replica carrier fca are adjusted in real time to the frequency and the phase of the carrier component of the digital IF signal as in the first embodiment. Synchronization with the carrier component can be achieved.
2, all the received signals can be demodulated as navigation data from the received signals (digital IF signals) stored in the storage device 2, and as a result, the time until the position information is output can be reduced.

【0031】ところで実施形態1又は実施形態2におい
て、演算回路10により位相差θerrの傾きdθerr/d
tを計算する際に、図7(a)に示すように10ミリ秒
間の位相差θerr1〜θerr10のデータに大きく値の異な
るデータが含まれている場合、このようなデータを含め
て傾きdθerr/dtや平均値Σθerr/10を算出する
と誤差が大きくなってしまったり、傾きdθerr/dt
が算出できなくなる虞がある。そこで、直前並びに直後
のデータとの変化分Δθerrが所定値θrよりも大きい
データ、例えば図7(a)においてΔθerr3>θr且つ
Δθerr4>θrとなるθerr3のデータを除去して傾きd
θerr/dt並びに平均値Σθerr/10を算出するよう
にすれば、図7(b)に示すように適切な位相差θerr
の傾きdθerr/dtや平均値Σθerr/10を算出する
ことができ、結果としてより速くキャリア同期をとるこ
とが可能となる。
In the first or second embodiment, the arithmetic circuit 10 calculates the slope dθerr / d of the phase difference θerr.
When calculating t, if the data of the phase differences θerr1 to θerr10 for 10 milliseconds includes data having greatly different values as shown in FIG. 7A, the slope dθerr / When dt or the average value Σθerr / 10 is calculated, the error increases, or the slope dθerr / dt
May not be calculated. Accordingly, data in which the change Δθerr from the data immediately before and immediately after is larger than the predetermined value θr, for example, data of θerr3 in which Δθerr3> θr and Δθerr4> θr in FIG.
By calculating θerr / dt and the average value Σθerr / 10, an appropriate phase difference θerr can be obtained as shown in FIG.
Can be calculated and the average value Σθerr / 10 can be calculated. As a result, carrier synchronization can be achieved more quickly.

【0032】[0032]

【発明の効果】請求項1の発明は、GPS衛星から受信
した受信信号から航法データを復調するGPS信号の復
調方法であって、受信信号のキャリア成分に周波数を可
変としたレプリカキャリアを同期させる際に、受信信号
のキャリア成分とレプリカキャリアの周波数との位相差
の傾きを所定時間毎に算出し、この傾きの絶対値を小さ
くするようにレプリカキャリアの周波数を可変させるの
で、受信信号のキャリア成分とレプリカキャリアの位相
差を検知して両者の周波数を合わせるだけでなく、位相
差と同時に位相差の傾きで表される周波数のずれを監視
してレプリカキャリアの周波数を受信信号のキャリア成
分の周波数に合わせるため、中間周波信号に変換するた
めの基準周波数の揺らぎや、受信信号が建物からの反射
等で大きく変動した場合などに生じるキャリア周波数の
大きな変化に追随することができ、キャリアループのロ
ック外れを防止することが可能となり、これによりGP
S衛星の再捕捉のために長時問を費やしてしまうという
問題を防ぐことができるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a GPS signal demodulating method for demodulating navigation data from a received signal received from a GPS satellite, wherein a replica carrier having a variable frequency is synchronized with a carrier component of the received signal. At this time, the slope of the phase difference between the carrier component of the received signal and the frequency of the replica carrier is calculated at predetermined time intervals, and the frequency of the replica carrier is varied so as to reduce the absolute value of the slope. In addition to detecting the phase difference between the component and the replica carrier and matching the two frequencies, the frequency difference of the replica carrier is monitored simultaneously with the phase difference by monitoring the frequency difference represented by the slope of the phase difference. In order to adjust to the frequency, fluctuations in the reference frequency for converting to an intermediate frequency signal and the reception signal fluctuate greatly due to reflection from the building, etc. If it is possible to follow the large change in the carrier frequency caused such, it is possible to prevent the unlocking of the carrier loop, thereby GP
This has the effect of preventing the problem of spending a long time in re-acquiring the S satellite.

【0033】請求項2の発明は、GPS衛星から受信し
た受信信号から航法データを復調するGPS受信装置に
おいて、アンテナで受信したGPS信号を中間周波信号
に変換する中間周波変換手段と、アナログの中間周波信
号を2値化してデジタル中間周波信号に変換するアナロ
グ/デジタル変換手段と、レプリカキャリアを発生する
キャリア用数値制御発振器と、デジタル中間周波信号を
レプリカキャリアにより同相信号並びに直交信号に直交
周波数変換する直交周波数変換器と、受信信号に含まれ
る各GPS衛星に固有の疑似雑音符号に同期したコード
を発生させるコード同期手段と、コード同期がとれた状
態で同相信号と直交信号の単位時間毎の位相差を算出す
るとともに所定期間毎に位相差の傾きを算出し、位相差
の傾きの絶対値を小さくするようにレプリカキャリアの
周波数を変えるための制御信号を生成してキャリア用数
値制御発振器を制御する制御手段とを備えたので、受信
信号のキャリア成分とレプリカキャリアの位相差を検知
して両者の周波数を合わせるだけでなく、位相差と同時
に位相差の傾きで表される周波数のずれを監視してレプ
リカキャリアの周波数を受信信号のキャリア成分の周波
数に合わせるため、中間周波信号に変換するための基準
周波数の揺らぎや、受信信号が建物からの反射等で大き
く変動した場合などに生じるキャリア周波数の大きな変
化に追随することができ、キャリアループのロック外れ
を防止することが可能となり、これによりGPS衛星の
再捕捉のために長時問を費やしてしまうという問題を防
ぐことができ、しかも、従来構成に対して僅かな回路を
追加するだけの簡単な回路構成で実現できるという効果
がある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a GPS receiving apparatus for demodulating navigation data from a received signal received from a GPS satellite, an intermediate frequency converting means for converting a GPS signal received by an antenna into an intermediate frequency signal, and an analog intermediate signal. Analog / digital conversion means for binarizing a frequency signal to convert it into a digital intermediate frequency signal, a carrier numerically controlled oscillator for generating a replica carrier, and converting the digital intermediate frequency signal into an in-phase signal and a quadrature signal by using the replica carrier. A quadrature frequency converter for conversion, code synchronization means for generating a code synchronized with a pseudo noise code unique to each GPS satellite included in the received signal, and a unit time of the in-phase signal and the quadrature signal in a state where the code is synchronized. Calculates the phase difference of each phase, calculates the slope of the phase difference every predetermined period, and calculates the absolute value of the slope of the phase difference. Control means for generating a control signal for changing the frequency of the replica carrier to control the carrier numerically controlled oscillator, so that the phase difference between the carrier component of the received signal and the replica carrier is detected, and Not only to adjust the frequency of the received signal, but also to monitor the frequency shift represented by the phase difference gradient at the same time as the phase difference, and to adjust the frequency of the replica carrier to the frequency of the carrier component of the received signal, and to convert it to an intermediate frequency signal Fluctuations in the reference frequency and large variations in the carrier frequency caused when the received signal fluctuates greatly due to reflection from the building, etc., and it is possible to prevent the carrier loop from unlocking, The problem of spending a long time in re-acquiring GPS satellites can be prevented. There is an effect that can be achieved by a simple circuit configuration of simply adding a slight circuit in.

【0034】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、所定時間分のデジタル中間周波信号を格納するメモ
リを備え、制御手段はメモリに格納されたデジタル中間
周波信号のデータから制御信号を生成してなるので、リ
アルタイムでレプリカキャリアの周波数と位相をデジタ
ル中間周波信号のキャリア成分の周波数と位相に合わせ
込むよりも速く、受信信号のキャリア成分との同期をと
ることができ、しかも、最初にメモリに格納されたデジ
タル中間周波信号から全ての受信信号を航法データとし
て復調することができ、この結果、位置情報を出力する
までの時間を短縮することが可能となるという効果があ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, there is provided a memory for storing a digital intermediate frequency signal for a predetermined time, and the control means converts the control signal from data of the digital intermediate frequency signal stored in the memory. Since it is generated, it is faster than synchronizing the frequency and phase of the replica carrier with the frequency and phase of the carrier component of the digital intermediate frequency signal in real time, and can synchronize with the carrier component of the received signal. Thus, all received signals can be demodulated as navigation data from the digital intermediate frequency signal stored in the memory, and as a result, the time required for outputting position information can be shortened.

【0035】請求項4の発明は、請求項2又は3の発明
において、制御手段は、単位時間毎に算出する位相差の
データのうちで前後の位相差のデータとの変化量が所定
値以上である位相差のデータを除去して傾き及び平均値
を算出するので、適切な位相差の傾きを算出することが
でき、結果としてより速くキャリア同期をとることが可
能となるという効果がある。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the control means is configured such that, of the phase difference data calculated per unit time, the amount of change from the preceding and following phase difference data is greater than or equal to a predetermined value. Since the data of the phase difference is removed and the slope and the average value are calculated, it is possible to calculate an appropriate slope of the phase difference, and as a result, there is an effect that the carrier synchronization can be achieved more quickly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態1の要部を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a first embodiment.

【図2】同上の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory view of the above.

【図3】同上の動作説明用のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the above.

【図4】同上の動作説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the above.

【図5】同上の動作説明図である。FIG. 5 is an operation explanatory view of the above.

【図6】実施形態2の要部を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a main part of a second embodiment.

【図7】同上の動作説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the above.

【図8】従来のGPS受信装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an overall configuration of a conventional GPS receiving apparatus.

【図9】同上における受信信号処理ブロックを示すブロ
ック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a received signal processing block in the above.

【図10】同上における信号処理回路を示すブロック図
である。
FIG. 10 is a block diagram showing a signal processing circuit in the above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 受信信号処理ブロック 10 演算回路 11 加算器 51 キャリア用数値制御発振器 52 直交周波数変換器 56 EXOR回路 57 積算器 58 信号処理回路 58a キャリアループ弁別器 5 Received Signal Processing Block 10 Arithmetic Circuit 11 Adder 51 Numerically Controlled Oscillator for Carrier 52 Quadrature Frequency Converter 56 EXOR Circuit 57 Integrator 58 Signal Processing Circuit 58a Carrier Loop Discriminator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上柳 秀樹 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 兵頭 聡 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 5J062 CC07 DD14 5K004 AA05 AA08 FJ07 FJ14 JJ05 5K022 EE03 EE36 5K052 AA00 AA14 BB00 BB01 FF32 GG11 GG22 GG26 GG48 GG57 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideki Ueyanagi 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Satoshi Hyodo 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Works Co., Ltd. F term (reference) 5J062 CC07 DD14 5K004 AA05 AA08 FJ07 FJ14 JJ05 5K022 EE03 EE36 5K052 AA00 AA14 BB00 BB01 FF32 GG11 GG22 GG26 GG48 GG57

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GPS衛星から受信した受信信号から航
法データを復調するGPS信号の復調方法であって、受
信信号のキャリア成分に周波数を可変としたレプリカキ
ャリアを同期させる際に、受信信号のキャリア成分とレ
プリカキャリアの周波数との位相差の傾きを所定時間毎
に算出し、この傾きの絶対値を小さくするようにレプリ
カキャリアの周波数を可変させることを特徴とするGP
S信号の復調方法。
1. A GPS signal demodulation method for demodulating navigation data from a received signal received from a GPS satellite, wherein a carrier of the received signal is synchronized when a replica carrier whose frequency is variable is synchronized with a carrier component of the received signal. A gradient of a phase difference between the component and the frequency of the replica carrier is calculated every predetermined time, and the frequency of the replica carrier is varied so as to reduce the absolute value of the gradient.
An S signal demodulation method.
【請求項2】 GPS衛星から受信した受信信号から航
法データを復調するGPS受信装置において、アンテナ
で受信したGPS信号を中間周波信号に変換する中間周
波変換手段と、アナログの中間周波信号を2値化してデ
ジタル中間周波信号に変換するアナログ/デジタル変換
手段と、レプリカキャリアを発生するキャリア用数値制
御発振器と、デジタル中間周波信号をレプリカキャリア
により同相信号並びに直交信号に直交周波数変換する直
交周波数変換器と、受信信号に含まれる各GPS衛星に
固有の疑似雑音符号に同期したコードを発生させるコー
ド同期手段と、コード同期がとれた状態で同相信号と直
交信号の単位時間毎の位相差を算出するとともに所定期
間毎に位相差の傾きを算出し、位相差の傾きの絶対値を
小さくするようにレプリカキャリアの周波数を変えるた
めの制御信号を生成してキャリア用数値制御発振器を制
御する制御手段とを備えたことを特徴とするGPS受信
装置。
2. A GPS receiving apparatus for demodulating navigation data from a received signal received from a GPS satellite, an intermediate frequency converting means for converting a GPS signal received by an antenna into an intermediate frequency signal, and converting an analog intermediate frequency signal into a binary signal. Analog / digital conversion means for converting a digital intermediate frequency signal into a digital intermediate frequency signal, a carrier numerically controlled oscillator for generating a replica carrier, and orthogonal frequency conversion for orthogonally converting the digital intermediate frequency signal into an in-phase signal and a quadrature signal using the replica carrier And a code synchronization means for generating a code synchronized with a pseudo-noise code specific to each GPS satellite included in the received signal, and a phase difference per unit time between the in-phase signal and the quadrature signal in a state where the code is synchronized. Calculate and calculate the slope of the phase difference every predetermined period, and reduce the absolute value of the slope of the phase difference. A GPS receiver comprising: a control unit that generates a control signal for changing the frequency of a precursor carrier and controls a carrier numerically controlled oscillator.
【請求項3】 所定時間分のデジタル中間周波信号を格
納するメモリを備え、制御手段はメモリに格納されたデ
ジタル中間周波信号のデータから制御信号を生成してな
ることを特徴とする請求項2記載のGPS受信装置。
3. A control device comprising a memory for storing a digital intermediate frequency signal for a predetermined time, wherein the control means generates a control signal from data of the digital intermediate frequency signal stored in the memory. The GPS receiver as described in the above.
【請求項4】 制御手段は、単位時間毎に算出する位相
差のデータのうちで前後の位相差のデータとの変化量が
所定値以上である位相差のデータを除去して傾きを算出
することを特徴とする請求項2又は3記載のGPS受信
装置。
4. The control means calculates a slope by removing data of a phase difference whose change from the preceding and following phase difference data is equal to or more than a predetermined value from among the phase difference data calculated for each unit time. The GPS receiver according to claim 2 or 3, wherein:
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