JP2002071779A - コンパス - Google Patents

コンパス

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JP2002071779A
JP2002071779A JP2000259656A JP2000259656A JP2002071779A JP 2002071779 A JP2002071779 A JP 2002071779A JP 2000259656 A JP2000259656 A JP 2000259656A JP 2000259656 A JP2000259656 A JP 2000259656A JP 2002071779 A JP2002071779 A JP 2002071779A
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JP
Japan
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satellite
satellites
positioning
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antennas
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JP2000259656A
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Sadao Sato
定雄 佐藤
Masahiro Hashimura
昌弘 橋村
Kunihiko Miyashita
邦彦 宮下
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.)
Furuno Electric Co Ltd
Original Assignee
Furuno Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コールドスタート時においても、測位用衛星
の軌道情報を直ちに求めて、最初の測位が可能となるま
での時間を短縮化し、起動後速やかに移動体の方位およ
び姿勢を求められるようにしたコンパスを構成する。 【解決手段】 3つのGPSアンテナ11,21,31
毎に設けた3つのGPS受信機51,52,53におけ
る各受信信号処理部(受信チャンネル)に対して、アル
マナックの未取得状態でのコールドスタート時に、衛星
番号1〜31番の全衛星のサーチおよび追尾を行うよう
に、ホスト装置54が衛星番号の割り当てを行う。これ
により、速やかにアルマナックを取得し、最初の測位結
果を得るまでの時間を大幅に短縮化する。

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、GPSなどのよ
うに、測位用衛星からの電波を受信して、受信点の測位
を行う測位装置、特に移動体上に設けた複数のアンテナ
の位置を相対測位して、移動体の方位または姿勢を求め
るコンパスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】GPSなどの測位用衛星を用いた測位シ
ステムにおいては、各測位用衛星からの送信電波に航法
メッセージが重畳されている。航法メッセージは、衛星
の軌道情報、衛星上の時計の補正値、電離層の補正係数
などから成り、特に各衛星から共通に放送される情報と
して全GPS衛星の概略の軌道情報(以下「アルマナッ
ク」と言う。)を含んでいる。アルマナックは1主フレ
ームに1衛星または2衛星ずつ、25フレームからなる
マスターフレームで全部で32衛星の軌道情報を含んで
いる。
【0003】受信機側では、航法メッセージから上記ア
ルマナックを抽出し、現在何番の衛星がどの方向に見え
るかの概略を知り、電波のドップラー周波数を推定し、
受信機内部のC/Aコード発生器(擬似雑音符号発生回
路)の準備をするために用いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記アルマ
ナックを取得していない状態、いわゆるコールドスター
ト時には、全衛星の概略軌道情報の無い状態で、全ての
衛星について、順にサーチを行う必要がある。ところ
が、従来の測位用受信機では、複数の受信チャンネルを
持っているものの、受信チャンネル数が限られているた
め、チャンネルを順次切り替えて、サーチすべき衛星を
順に割り当てるようにしていた。そのため、コールドス
タート後、或る衛星からの電波のサーチに成功するまで
に長時間を必要とするという問題があった。例えばC/
Aコード位相の位相制御を毎秒1チップずらせてサーチ
することとして、偶然に視野内の衛星をサーチする場合
でも、サーチに成功するまでの平均値は約500秒であ
る。実際には、視野外の衛星のサーチに時間を費やす確
率が高いので、実際に視野内の衛星のサーチに成功する
までに数10分必要となる。
【0005】特に、移動体上に複数のアンテナを配置し
て、キャリア位相に基づき各アンテナ相互間の相対測位
を行って、移動体の方位および姿勢を求めるコンパスに
おいては、コールドスタート後、最初の移動体の方位お
よび姿勢が得られるまで長時間を要し、移動体の航行援
助に直ちに役立たないと言う問題があった。
【0006】この発明の目的は、上述の問題を解消して
コールドスタート時においても、測位用衛星の軌道情報
を直ちに求めて、最初の測位が可能となるまでの時間を
短縮化したコンパスを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、測位用衛星
から送信される送信信号をサーチするサーチ手段と、前
記送信信号に重畳されている前記衛星の軌道情報を解読
する軌道情報解読手段と、前記送信信号を受信して、キ
ャリア位相の情報を検出するキャリア位相検出手段と、
前記衛星の軌道情報および前記位相情報により、少なく
とも3つのアンテナ間の相対位置を求め、当該3つのア
ンテナを設けた移動体の方位または姿勢を求めるコンパ
スにおいて、前記少なくとも3つのアンテナの各アンテ
ナによる受信信号を複数チャンネルで並列に処理する受
信回路をアンテナ毎にそれぞれ個別に設け、前記サーチ
手段がサーチすべき、および前記軌道情報解読手段が解
読すべき衛星を受信回路毎に異なったものに設定する手
段を設ける。
【0008】このように少なくとも3つのアンテナ毎に
個別に設けた受信チャンネルによって、それぞれ異なっ
た衛星からの送信信号をサーチし、軌道情報を解読する
ようにしたため、多数の受信チャンネルを用いて総当た
り的に送信信号のサーチが行え、最初の軌道情報が抽出
されるまでの時間を大幅に短縮化できる。そのため、コ
ールドスタート後、最初の測位結果が得られるまでの時
間を短縮化できる。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態に係るGPS
コンパスの構成を図1および図2を参照して説明する。
図1はGPSコンパス全体の構成を示すブロック図であ
る。ここで11,21,31はそれぞれGPSアンテ
ナ、51,52,53はそれぞれアンテナ毎に設けたG
PS受信機である。各GPS受信機51,52,53の
構成は同一である。ここで、GPS受信機51について
説明すると、このGPS受信機51は、主として1
1 ,122 ・・・12n で示す複数の受信信号処理
部、CPU13、ROM14、RAM15およびインタ
ーフェイス回路16から構成している。
【0010】上記受信信号処理部121 ,122 ・・・
12n は、例えば12チャンネル分設けていて、複数の
チャンネル毎に独立して、指定された衛星についてサー
チおよび追尾を行う。
【0011】上記各チャンネルの受信信号処理部には、
C/Aコード発生器、その発生するC/Aコード位相を
制御するコードNCO、キャリア信号を発生するキャリ
アNCO、受信信号のC/Aコードと上記C/Aコード
発生器で発生したC/Aコードとの位相差を検出するた
めの相関器、および受信信号のキャリア位相と上記キャ
リアNCOで発生したキャリア位相との位相差を検出す
る相関器などを備えている。CPU13は受信信号処理
部121 ,122 ・・・12n のC/Aコード発生器に
対して、サーチすべき、および追尾すべき、衛星の衛星
番号に応じたC/Aコードを発生させるように制御デー
タを与え、且つ上記C/Aコード位相の相関器から、受
信信号と上記C/Aコード発生器で発生したC/Aコー
ドとの差に相当するデータを読み取り、C/Aコードの
発生位相を制御するためのデータを与える。また、上記
キャリア位相相関器から、上記受信信号のキャリア位相
と上記キャリアNCOで発生したキャリア位相とのズレ
に相当するデータを読み取り、その差を小さくして受信
信号のキャリア位相の追尾を行うように、キャリアNC
Oに対して制御データを与える。
【0012】図1において54は上記GPS受信機5
1,52,53に対して制御データを与え、また測位の
ために要するデータを収集し、移動体の方位および姿勢
を求めるためのホスト装置である。このホスト装置54
は、3つのGPS受信機51,52,53との間でデー
タの入出力を行うインターフェイス回路41、CPU4
2、ROM43、RAM44、および外部のディスプレ
イ装置やその他のマン・マシンインターフェイス機器に
対するインターフェイス回路45などから構成してい
る。
【0013】図2は図1に示したホスト装置54の処理
手順を示すフローチャートである。まず、全衛星の概略
軌道情報である有効期限内のアルマナックを既に取得し
ているか否かを判定する。コールドスタートの時など、
アルマナックを取得していない状態であれば、第1のG
PS受信機51の各受信チャンネルに、1〜10番の衛
星番号を割り当てる。また第2のGPS受信機52の各
受信チャンネルに11〜20番の衛星番号を割り当て
る。更に、第3のGPS受信機53の各受信チャンネル
に21〜31番の衛星番号を割り当てる。これにより、
第1のGPS受信機51の12チャンネル分の受信信号
処理部のうち、10チャンネル分が1〜10番の10個
の衛星を個別にサーチし、第2のGPS受信機52の1
2チャンネル分の受信信号処理部のうち、10チャンネ
ル分が11〜20番の10個の衛星を個別にサーチし、
第3のGPS受信機53の12チャンネル分の受信信号
処理部のうち、11チャンネル分が21〜31番の11
個の衛星を個別にサーチする。
【0014】上記の合計31チャンネル分のいずれかの
チャンネルが衛星のサーチに成功すれば、続いてC/A
コード位相およびキャリア位相の追尾を行い、これと共
に航法メッセージを解読し、航法メッセージに含まれて
いるアルマナックを抽出する。 このようにして、合計
36チャンネルのうち、31チャンネル分の受信信号処
理部を用いて、衛星番号1〜31番の衛星のサーチおよ
び追尾を行い、最も先にサーチに成功し、航法メッセー
ジの解読を行った結果、得られたアルマナックがその後
利用される。
【0015】アルマナックの取得に成功すれば、その
後、そのアルマナックの抽出時に同時に航法メッセージ
から求めた概略の現在時刻、および予め判っている受信
点の概略位置に基づいて、受信点から視野内に存在する
筈の5つ以上の衛星番号を求め、3つのGPS受信機5
1,52,53のそれぞれが、上記5つ以上の衛星のサ
ーチおよび追尾を行うように、受信信号処理部にサーチ
および追尾すべき衛星の番号を割り当てる。
【0016】その後、3つのGPS受信機51,52,
53から、上記の5つ以上の各衛星についての送信信号
のキャリア位相のデータを読み取る。続いて、第1のG
PSアンテナ11と第2のGPSアンテナ21の2つの
アンテナと、基準とする衛星と他の1つの衛星との組に
よって生じるキャリアの二重位相差を、少なくとも3組
の衛星の組み合わせについてそれぞれ求め、更に、その
二重位相差に加えるべき正数バイアスをそれぞれ決定し
て、第1のGPSアンテナ11と第2のGPSアンテナ
21間の基線ベクトルを求める。同様に、第1のGPS
アンテナ11と第3のGPSアンテナ31間の基線ベク
トルを求める。これにより、3つのGPSアンテナ1
1,21,31の成す平面を求め、これから移動体の方
位および移動体の姿勢を求める。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、未だアルマナックを
取得していない状態での起動時、いわゆるコールドスタ
ート時においても、各測位用衛星の軌道情報が短時間の
うちに求まるので、最初の測位が可能となるまでの時間
が大幅に短縮化できる。
【0018】また、一旦取得した各衛星の軌道情報(ア
ルマナック)は、電池バックアップすることによって、
次回の電源起動時にそのまま利用できるが、この発明に
よれば、各衛星の軌道情報を短時間のうちに取得できる
ので、上記バックアップを不要とすることもでき、バッ
クアップ用の電池を用いない構成とすれば、そのメンテ
ナンスが不要になる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態に係るGPSコンパスの構
成を示すブロック図
【図2】同GPSコンパスにおけるホスト装置54の処
理手順を示すフローチャート
【符号の説明】 11,21,31−GPSアンテナ 51,52,53−GPS受信機 54−ホスト装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 邦彦 兵庫県西宮市芦原町9番52号 古野電気株 式会社内 Fターム(参考) 5J062 AA02 AA11 AA13 CC07 DD05 DD13 DD15 DD22 GG02

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測位用衛星から送信される送信信号をサ
    ーチするサーチ手段と、前記送信信号に重畳されている
    前記衛星の軌道情報を解読する軌道情報解読手段と、前
    記送信信号を受信して、キャリア位相の情報を検出する
    キャリア位相検出手段と、前記衛星の軌道情報および前
    記位相情報により、少なくとも3つのアンテナ間の相対
    位置を求め、当該3つのアンテナを設けた移動体の方位
    または姿勢を求めるコンパスにおいて、 前記少なくとも3つのアンテナの各アンテナによる受信
    信号を複数チャンネルで並列に処理する受信回路をアン
    テナ毎にそれぞれ個別に設け、前記サーチ手段がサーチ
    すべき、および前記軌道情報解読手段が解読すべき衛星
    を、受信回路毎に異なったものに設定する手段を設けた
    コンパス。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010140528A1 (ja) * 2009-06-02 2010-12-09 古野電気株式会社 Gnss受信装置
JP2014089154A (ja) * 2012-10-31 2014-05-15 Furuno Electric Co Ltd 測位信号サーチ装置、測位装置、測位信号サーチ方法、および、測位信号サーチプログラム

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