JP2005017197A - 無線受信機およびｇｐｓ受信機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＧＰＳ衛星からの受信電波のマルチパスの影響を確実に判別でき、その結果、測位精度が向上できるようにしたＧＰＳ受信機の提供。
【解決手段】信号処理部１５ａ〜１５ｎは、高周波受信部１４からの出力により、複数のＧＰＳ衛星からの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星からの情報信号データと各受信信号レベルを求める。マルチパス判定処理部１６は、右旋円偏波アンテナ１１のときの信号処理部１５ａ〜１５ｎの各受信信号と、直線偏波アンテナ１２のときの対応する各受信信号とのレベル差をそれぞれ求め、これによりその受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定し、この判定結果により受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を選択する。測位計算部１８は、その選択されたＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた情報信号データに基づいて現在位置を計算する。
【選択図】 図１
【解決手段】信号処理部１５ａ〜１５ｎは、高周波受信部１４からの出力により、複数のＧＰＳ衛星からの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星からの情報信号データと各受信信号レベルを求める。マルチパス判定処理部１６は、右旋円偏波アンテナ１１のときの信号処理部１５ａ〜１５ｎの各受信信号と、直線偏波アンテナ１２のときの対応する各受信信号とのレベル差をそれぞれ求め、これによりその受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定し、この判定結果により受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を選択する。測位計算部１８は、その選択されたＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた情報信号データに基づいて現在位置を計算する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円偏波の特性を持つ電波を受信する無線受信機に関し、特に、その受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定できる無線受信機に関するものである。
また、本発明は、複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波を受信して現在位置を求めるＧＰＳ受信機に関し、特に、その受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定でき、しかもその影響を排除した電波を用いて現在位置を求めることができるＧＰＳ受信機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ受信機自身と３個以上のＧＰＳ衛星との各距離を、各ＧＰＳ衛星からの電波を受信しその到達時間を用いて計算し、その計算結果から現在位置を計算するものである。
ところが、図４に示すように、ＧＰＳ受信機１の受信位置の近傍にビル２などの電波を反射する大きな物体があると、マルチパスが発生する。すなわち、マルチパスとは、ＧＰＳ受信機１が、ＧＰＳ衛星３からの直接波４の他に、そのビル２で反射される反射波５を同時に受信してしまう現象である。
【０００３】
このマルチパスに起因して、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ受信機自身とＧＰＳ衛星との距離を誤差をもって測定してしまう。その結果、測位結果も誤差を持つ値になるという不具合がある。
このような不具合を解決するため、従来のＧＰＳ受信機では、ＧＰＳ衛星からの受信信号をデジタル的に処理してマルチパスを受けた信号を除外する試みがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように、ＧＰＳ衛星からの受信信号をデジタル的に処理してマルチパスを受けた信号を除外する方法では、その効果は小さく、その測位精度も低い。
ところで、ＧＰＳ衛星からの電波は例えば右旋円偏波であり、このような円偏波（楕円偏波）は、ビルなどで反射されると偏波面が変化し、反射を繰り返すと偏波面が乱れて直線偏波になるという性質がある。
【０００５】
そこで、本発明は、この円偏波の性質に着目してなされたものであり、その目的は、受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別できるようにした無線受信機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ＧＰＳ衛星からの受信電波のマルチパスの影響を確実に判別でき、測位を行う場合には、測位精度が向上できるようにしたＧＰＳ受信機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のように構成した。
すなわち、第１の発明は、円偏波の特性を持つ電波を受信して送信データを復調する無線受信機において、前記電波を受信する受信偏波面がそれぞれ異なる複数のアンテナと、前記複数のアンテナの出力信号のうち所定の２つの出力信号のレベル差を求め、この求めたレベル差に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、を備えている。
【０００７】
第２の発明は、円偏波の特性を持つ電波を受信して送信データを復調する無線受信機において、前記電波を受信する第１直線偏波アンテナと、前記第１直線偏波アンテナの長さ方向と自己の長さ方向が同一平面内で直角になるように配置され、前記電波を受信する第２直線偏波アンテナと、前記両アンテナの両出力信号のレベル変動をそれぞれ検出し、この検出結果に基づいて前記受信電波が円偏波または直線偏波かを判定し、この判定結果に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、を備えている。
【０００８】
第３の発明は、円偏波の特性を持つ電波を受信して送信データを復調する無線受信機において、前記電波を受信する第１の直線偏波アンテナと、前記第１直線偏波アンテナの長さ方向と自己の長さ方向が同一平面内で９０°未満になるように配置され、前記電波を受信する第２直線偏波アンテナと、前記両アンテナの両出力信号のレベル変動をそれぞれ検出し、この検出結果に基づいて円偏波の回転方向を判定し、この判定結果に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、を備えている。
【０００９】
このような構成からなる本発明の無線受信機によれば、受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別できる。
第４の発明は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して現在位置を求めるＧＰＳ受信機において、前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する右旋円偏波アンテナと、前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する直線偏波アンテナと、前記両アンテナの両出力信号のレベル差を求め、この求めたレベル差に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、を備えている。
【００１０】
第５の発明は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して現在位置を求めるＧＰＳ受信機において、前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する円偏波アンテナと、前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する直線偏波アンテナと、前記円偏波アンテナが受信する前記複数のＧＰＳ衛星からの各電波に基づいて各ＧＰＳ衛星ごとの受信信号の第１のレベルをそれぞれ求めるとともに、前記直線偏波アンテナが受信する前記複数のＧＰＳ衛星からの各電波に基づいて各ＧＰＳ衛星ごとの受信信号の第２のレベルをそれぞれ求める信号処理手段と、前記第１の各レベルと、これに対応する前記第２の各レベルとのレベル差をそれぞれ求め、この求めたレベル差に基づいて前記各受信信号のマルチパスの影響の度合いをそれぞれ判定し、この判定結果に基づいてマルチパスの影響の度合いが小さい受信信号を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された受信信号に基づいて現在位置を算出する測位計算手段と、を備えている。
【００１１】
このような構成からなる本発明のＧＰＳ受信機によれば、ＧＰＳ衛星からの受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別でき、測位を行う場合にはその測位精度が向上できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るＧＰＳ受信機の構成を示すが、この第１実施形態は以下のような考え方に基づくものであるので、その考え方について説明する。
【００１３】
すなわち、ＧＰＳ衛星からの電波は例えば右旋円偏波のように円偏波であり、マルチパスの影響を受けた場合には、最初の反射で左旋円偏波に変化し、さらに反射を繰り返すと偏波面が乱れてついには直線偏波になる。
従って、このような右旋円偏波は、マルチパスの影響を受けない場合には、右旋円偏波アンテナで最も効率的に受信される。また、その右旋円偏波がマルチパスの影響を受けていない場合には、右旋円偏波アンテナの直線偏波に対する利得と直線偏波アンテナの利得とが同じであれば、その右旋円偏波を直線偏波アンテナで受信した場合よりも右旋円偏波アンテナで受信した場合の方が受信出力（受信利得）が３ｄＢ大きくなる。
【００１４】
このため、ＧＰＳ衛星からの電波がマルチパスの影響を受けずに両アンテナで受信された場合には、上記の両アンテナの両出力間のレベル差は３ｄＢとなる。一方、マルチパスの影響を受けた場合には、その両アンテナの両出力間のレベル差は３ｄＢよりも小さくなる。
そこで、本発明の第１実施形態に係るＧＰＳ受信機では、右旋円偏波アンテナと直線偏波アンテナを備え、両アンテナの両出力間のレベル差を求め、この求めたレベル差に基づいて受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定し、マルチパスの影響の少ない電波を使用して高い精度で現在位置が求めるようにしたものである。
【００１５】
このために、この第１実施形態に係るＧＰＳ受信機は、図１に示すように、右旋円偏波アンテナ１１と、直線偏波アンテナ１２と、アンテナ切換えスイッチ１３と、高周波受信部１４と、ｎ個の信号処理部１５ａ，１５ｂ，・・・・１５ｎと、マルチパス判定処理部１６と、参照テーブル１７と、測位計算部１８とを備えている。
【００１６】
右旋円偏波アンテナ１１は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、その受信に応じた信号を出力するアンテナである。直線偏波アンテナ１２は、同様に複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、その受信に応じた信号を出力するアンテナである。
アンテナ切換えスイッチ１３は、マルチパス判定処理部１６からの指示に基づいて、右旋円偏波アンテナ１１または直線偏波アンテナ１２のうちのいずれかを選択するスイッチである。このスイッチ１３により選択されたアンテナ１１、１２の出力が高周波受信部１４に入力されるようになっている。
【００１７】
高周波受信部１４は、右旋円偏波アンテナ１１または直線偏波アンテナ１２が受信した電波に応じて出力される電気信号を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出した受信信号を信号処理部１５ａ〜１５ｎにそれぞれ供給するようになっている。
信号処理部１５ａ〜１５ｎは、高周波受信部１４からの出力信号により、図示しないｎ個（例えば８個）のＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データと各受信信号レベルを求めるようになっている。また、この求めた情報信号データと各受信信号レベルは、一時的にマルチパス判定処理部１６に記憶されるようになっている。
【００１８】
マルチパス判定処理部１６は、右旋円偏波アンテナ１１を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部１５ａ〜１５ｎの各受信信号レベルと、直線偏波アンテナ１２を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部１５ａ〜１５ｎの対応する各受信信号レベルとの間のレベル差をそれぞれ求め、その結果に基づいてＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定するようになっている。
【００１９】
また、マルチパス判定処理部１６は、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定の結果に基づき、受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を例えば４つ選択し、この選択したＧＰＳ衛星を測位計算部１８に通知するようになっている。
参照テーブル１７は、後述のように、マルチパス判定処理部１６が、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定する際のデータが、予め格納されているものである。
【００２０】
測位計算部１８は、マルチパス判定処理部１６から通知された例えば４つのＧＰＳ衛星と、この４つのＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた信号処理部１５ａ〜１５ｎからの情報信号データに基づいて現在位置を計算するようになっている。
次に、このように構成される第１実施形態の動作例について、図１を参照して説明する。
【００２１】
まず、アンテナ切換えスイッチ１３の接点が図１の位置で動作するので、右旋円偏波アンテナ１１の出力が高周波受信部１４に入力される。高周波受信部１４は、右旋円偏波アンテナ１１が受信するＧＰＳ衛星からの電波を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出した受信信号を信号処理部１５ａ〜１５ｎにそれぞれ供給する。
【００２２】
ここで、各ＧＰＳ衛星は、セシウム原子時計を搭載しており、その時刻情報と軌道上の位置情報を特別のコードで符号化して送信データを作成する。その後、かかる送信データにＰＳＫやＱＰＳＫ等の狭帯域デジタル変調を施し、さらに各衛星ごとに異なるＰＮ符号を用いて上記の変調出力に拡散変調を行ったのち、これを１５７５．４２〔ＭＨｚ〕の搬送波を用いて送信する。
【００２３】
このため、高周波受信部１４からの出力信号の供給を受けた各信号処理部１５ａ〜１５ｎは、各ＧＰＳ衛星に対応したＰＮ符号を用いてその出力信号に対して逆拡散を行い、各ＧＰＳ衛星からの送信データを復調する。時系列でみれば、一の時点において１台の信号処理部が１のＧＰＳ衛星からの送信データを復調することになる。従って、図１に示す装置構成によれば、同時にｎ個（例えば８個）の異なるＧＰＳ衛星からの送信データを復調できる。
【００２４】
このようにして信号処理部１５ａ〜１５ｎにより復調された、ｎ個のＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データと各受信信号レベルＸａ，Ｘｂ・・・・Ｘｎは、マルチパス判定処理部１６に供給されていったん記憶される。
次に、マルチパス判定処理部１６からの指令により、アンテナ切換えスイッチ１３の接点が図１の位置とは反対の位置に切り換えられるので、直線偏波アンテナ１２の出力が高周波受信部１４に入力される。
【００２５】
このため、信号処理部１５ａ〜１５ｎは、その直線偏波アンテナ１２の出力信号に基づき、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データと各受信信号レベルを求め、この求めた情報信号データと各受信信号レベルＹａ，Ｙｂ・・・・Ｙｎは、マルチパス判定処理部１６に供給されていったん記憶される。
【００２６】
マルチパス判定処理部１６は、右旋円偏波アンテナ１１に出力に基づく信号処理部１５ａ〜１５ｎの各出力信号レベルＸａ，Ｘｂ・・・・Ｘｎと、直線偏波アンテナ１２の出力に基づく信号処理部１５ａ〜１５ｎの各出力信号レベルＹａ，Ｙｂ・・・・Ｙｎとの間のレベル差Δａ，Δｂ・・・・Δｎをそれぞれ求め、その結果に基づいてＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定する。
【００２７】
ここで、上記のように、ＧＰＳ衛星からの電波は、マルチパスの影響を受けずに受信された場合には、上記の両アンテナ１１、１２の両出力のレベル差は３ｄＢとなる。一方、マルチパスの影響を受けた場合には、その両アンテナ１１の両出力のレベル差は３ｄＢよりも小さくなる。
そこで、マルチパス判定処理部１６は、その事実に基づいてマルチパスの影響の有無を判定する。なお、その判定処理の具体例については、図２を参照して後述する。
【００２８】
マルチパス判定処理部１６は、さらに、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定の結果に基づき、受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を例えば４つ選択し、この選択したＧＰＳ衛星を測位計算部１８に通知する。
このように、マルチパス判定処理部１６によるＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定、およびその判定の結果に基づいてマルチパスによる影響の度合いの少ない受信電波のＧＰＳ衛星を選択する際に、参照テーブル１７が参照される。
【００２９】
測位計算部１８は、マルチパス判定処理部１６から通知された例えば４つのＧＰＳ衛星と、この４つのＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた信号処理部１５ａ〜１５ｎからの情報信号データに基づいて現在位置を計算する。
次に、マルチパス判定処理部１６の判定処理の具体例について、図２を参照して説明する。
【００３０】
この例では、マルチパス処理判定部１６が、上記のようにして右旋円偏波アンテナ１１に出力に基づく信号処理部１５ａ〜１５ｎからの各受信信号レベルＸａ，Ｘｂ・・・・Ｘｎと、直線偏波アンテナ１２の出力に基づく信号処理部１５ａ〜１５ｎからの各受信信号レベルＹａ，Ｙｂ・・・・Ｙｎとの間のレベル差Δａ，Δｂ・・・・Δｎをそれぞれ求め、その求めた各レベル差Δａ，Δｂ・・・・Δｎについて図２に示すような処理をそれぞれ行う。
【００３１】
そこで、以下の説明では、ＧＰＳ衛星ａからの受信電波に基づく信号処理部１５ａの受信信号レベルＸａと受信信号レベルＹａによりレベル差Δａを求める場合の処理について、図２を参照して説明する。
ステップＳ１では、その求めたレベル差Δａ＝（Ｘａ−Ｙａ）が、２ｄＢ以上か否かを判定する。この判定の結果、２ｄＢ以上の場合にはステップＳ２に進み、２ｄＢ以下の場合にはステップＳ４に進む。
【００３２】
ステップＳ２では、受信信号レベルＹａが屋外標準値以上か否かが判定される。この判定を行うのは、受信信号レベルＹａが屋外標準値以上の場合には、マルチパスの影響が小さいと推定されるからである。
この判定の結果、受信信号レベルＹａが屋外標準値以上の場合には、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、ＧＰＳ衛星ａの受信電波はマルチパスの影響が少ないとして測位計算に使用すると判断する。従って、この場合には、ＧＰＳ衛星ａの受信電波を復調したデータが、測位計算に使用される。
【００３３】
一方、その判定の結果、受信信号レベルＹａが屋外標準値以下の場合には、ステップＳ５に進む。この場合には、ＧＰＳ衛星ａの受信電波はマルチパスの影響が認められ、各種の条件により測位計算に使用できる場合と使用できない場合が経験的に認められる。
このような場合には、各種に条件に応じてＧＰＳ衛星ａの受信電波が測位計算に使用できるか否かを判定できることが望まれる。このために、各種の条件に応じてＧＰＳ衛星ａの受信電波が測位計算に使用できるか否かを判定するためのルールが、参照テーブル１７に予め記憶されている。
【００３４】
そこで、ステップＳ５では、その参照テーブル１７を参照して、ＧＰＳ衛星ａの受信電波が測位計算に使用できるか否かを判定する。
ステップＳ４では、受信信号レベルＸａ、Ｙａがいずれも屋内標準値以下か否かを判定する。この判定の結果、受信信号レベルＸａ、Ｙａがいずれも屋内標準値以下の場合には、ステップＳ６に進む。この場合には、ＧＰＳ衛星ａの受信電波は、マルチパスの影響が大きいとして測位計算に使用しない判断する。従って、この場合には、ＧＰＳ衛星ａの受信電波を復調したデータは、測位計算に使用されない。
【００３５】
一方、その判定の結果、受信信号レベルＸａ、Ｙａがいずれも屋内標準値以上の場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、参照テーブル１７を参照して、ＧＰＳ衛星ａの受信電波が測位計算に使用できるか否かを判定する。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
この第２実施形態は以下のような考え方に基づいて完成したものであるので、その考え方についてまず説明する。
【００３６】
例えば、ＧＰＳ衛星からの円偏波を直線偏波アンテナで受信すると、その円偏波の偏波面の回転に伴い、その直線偏波アンテナの出力レベルが変動する性質がある。
このため、直線偏波アンテナを２つ用意し、この両アンテナの長さ方向が同一平面内において直角（９０°）になるように配置しておき、その両アンテナの両受信信号レベルの変動をそれぞれ求めることにより、受信電波が円偏波または直線偏波のいずれであるかを判定できる。そして、この結果を用いることにより、受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判別できる。
【００３７】
そこで、本発明の第２実施形態は、このような考え方に基づいて受信電波のマルチパスによる影響の度合いを精度良く判別するものであり、図３に示すように、１組の直線偏波アンテナ２１、２２と、アンテナ切換えスイッチ２３と、高周波受信部２４と、ｎ個の信号処理部２５ａ，２５ｂ，・・・・２５ｎと、マルチパス判定処理部２６と、測位計算部２８とを備えている。
【００３８】
１組の直線偏波アンテナ２１、２２は、複数のＧＰＳ衛星からの電波をそれぞれ受信し、その受信に応じた信号を出力するアンテナである。この両アンテナ２１、２２は、その長さ方向（向き）が同一平面内において直角（９０°）になるように配置されている。
アンテナ切換えスイッチ２３は、マルチパス判定処理部２６からの指示に基づいて、直線偏波アンテナ２１または直線偏波アンテナ２２のうちのいずれかを選択するスイッチである。このスイッチ２３により選択されたアンテナ２１、２２の出力が高周波受信部２４に入力されるようになっている。
【００３９】
高周波受信部２４は、直線偏波アンテナ２１または直線偏波アンテナ２２が受信した電波に応じて出力される電気信号を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出した受信信号を信号処理部２５ａ〜２５ｎにそれぞれ供給するようになっている。
信号処理部２５ａ〜２５ｎは、高周波受信部２４からの出力信号により、図示しないｎ個（例えば８個）のＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データを求めるとともに、各受信信号レベルを所定期間にわたって求めるようになっている。また、この求めた情報信号データ、および所定期間の各受信信号レベルは、一時的にマルチパス判定処理部２６に記憶されるようになっている。
【００４０】
マルチパス判定処理部２６は、直線偏波アンテナ２１を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部２５ａ〜２５ｎの各受信信号レベルに基づいてその各レベル変動を求めるとともに、直線偏波アンテナ２２を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部２５ａ〜２５ｎの対応する各受信信号レベルに基づいてその各レベル変動を求め、この求めた各レベル変動に基づいてＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定するようになっている。
【００４１】
さらに、マルチパス判定処理部２６は、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定の結果に基づき、受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を例えば４つ選択し、この選択したＧＰＳ衛星を測位計算部２８に通知するようになっている。
測位計算部２８は、マルチパス判定処理部２６から通知された例えば４つのＧＰＳ衛星と、この４つのＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた信号処理部２５ａ〜２５ｎからの情報信号データに基づいて現在位置を計算するようになっている。
【００４２】
次に、このように構成される第２実施形態の動作例について、図３を参照して説明する。
まず、アンテナ切換えスイッチ２３の接点が図３の位置で動作するので、直線偏波アンテナ２１の出力が高周波受信部２４に入力される。高周波受信部２４は、直線偏波アンテナ２１が受信する複数のＧＰＳ衛星からの電波を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出した受信信号を信号処理部２５ａ〜２５ｎにそれぞれ供給する。
【００４３】
信号処理部２５ａ〜２５ｎは、高周波受信部２４からの出力信号により、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データを求めるとともに、各受信信号レベルを所定期間にわたって求める。この求めた情報信号データ、および所定期間の各受信信号レベルは、マルチパス判定処理部２６に記憶される。
【００４４】
次に、マルチパス判定処理部２６からの指令により、アンテナ切換えスイッチ２３の接点が図３の位置とは反対の位置に切り換えられるので、直線偏波アンテナ２２の出力が高周波受信部２４に入力される。
このため、信号処理部２５ａ〜２５ｎは、その直線偏波アンテナ２２の出力に基づき、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データを求めるとともに、各受信信号レベルを所定期間にわたって求める。この求めた情報信号データ、および所定期間の各受信信号レベルは、マルチパス判定処理部２６に記憶される。
【００４５】
マルチパス判定処理部２６は、直線偏波アンテナ２１を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部２５ａ〜２５ｎの各受信信号レベルに基づいてその各レベル変動を求めるとともに、直線偏波アンテナ２２を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部２５ａ〜２５ｎの対応する各受信信号レベルに基づいてその各レベル変動を求め、この求めた各レベル変動の大小に基づいてＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定する。
【００４６】
次に、マルチパス判定処理部２６は、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定の結果に基づき、受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を例えば４つ選択し、この選択したＧＰＳ衛星を測位計算部２８に通知する。
測位計算部２８は、マルチパス判定処理部２６から通知された例えば４つのＧＰＳ衛星と、この４つのＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた信号処理部２５ａ〜２５ｎからの情報信号データに基づいて現在位置を計算する。
【００４７】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
上記の第２実施形態は、２つの直線偏波アンテナ２１、２２を備え、この両アンテナ２１、２２の長さ方向が同一平面内において直角になるように配置したものであるが、この第３実施形態は、２つの直線偏波アンテナの向きを例えば４５°というように、９０°未満の状態で同一平面内に配置するようにした。
【００４８】
このように２つの直線偏波アンテナの向きを９０°未満に配置すると、両アンテナの出力変動の位相差から円偏波の回転方向が判別し、この判別を基づいて受信電波がマルチパスの影響を受けているか否かを判別することができる。
そこで、この第３実施形態では、その両アンテナの出力から出力レベルの変動を求め、その求めた変動の大小に基づいて円偏波の回転方向（左回転または右回転）を判別し、この判別を基づいて受信電波がマルチパスの影響を受けているか否かを判別するマルチパス判定処理部を設けるようにした。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の無線受信機によれば、受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別できる。
また、本発明のＧＰＳ受信機によれば、ＧＰＳ衛星からの受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別でき、測位を行う場合にはその測位精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のマルチパス判定処理部の処理動作の具体例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】マルチパスを説明する説明図である。
【符号の説明】
１１・・・・右旋円偏波アンテナ、１２、２１、２２・・・・直線偏波アンテナ、１３、２３・・・・アンテナ切換えスイッチ、１４、２４・・・・高周波受信部、１５ａ〜１５ｎ，２５ａ〜２５ｎ・・・・信号処理部、１６、２６・・・・マルチパス判定処理部、１７・・・・参照テーブル、１８、２８・・・・測位計算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、円偏波の特性を持つ電波を受信する無線受信機に関し、特に、その受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定できる無線受信機に関するものである。
また、本発明は、複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波を受信して現在位置を求めるＧＰＳ受信機に関し、特に、その受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定でき、しかもその影響を排除した電波を用いて現在位置を求めることができるＧＰＳ受信機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ受信機自身と３個以上のＧＰＳ衛星との各距離を、各ＧＰＳ衛星からの電波を受信しその到達時間を用いて計算し、その計算結果から現在位置を計算するものである。
ところが、図４に示すように、ＧＰＳ受信機１の受信位置の近傍にビル２などの電波を反射する大きな物体があると、マルチパスが発生する。すなわち、マルチパスとは、ＧＰＳ受信機１が、ＧＰＳ衛星３からの直接波４の他に、そのビル２で反射される反射波５を同時に受信してしまう現象である。
【０００３】
このマルチパスに起因して、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ受信機自身とＧＰＳ衛星との距離を誤差をもって測定してしまう。その結果、測位結果も誤差を持つ値になるという不具合がある。
このような不具合を解決するため、従来のＧＰＳ受信機では、ＧＰＳ衛星からの受信信号をデジタル的に処理してマルチパスを受けた信号を除外する試みがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように、ＧＰＳ衛星からの受信信号をデジタル的に処理してマルチパスを受けた信号を除外する方法では、その効果は小さく、その測位精度も低い。
ところで、ＧＰＳ衛星からの電波は例えば右旋円偏波であり、このような円偏波（楕円偏波）は、ビルなどで反射されると偏波面が変化し、反射を繰り返すと偏波面が乱れて直線偏波になるという性質がある。
【０００５】
そこで、本発明は、この円偏波の性質に着目してなされたものであり、その目的は、受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別できるようにした無線受信機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ＧＰＳ衛星からの受信電波のマルチパスの影響を確実に判別でき、測位を行う場合には、測位精度が向上できるようにしたＧＰＳ受信機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のように構成した。
すなわち、第１の発明は、円偏波の特性を持つ電波を受信して送信データを復調する無線受信機において、前記電波を受信する受信偏波面がそれぞれ異なる複数のアンテナと、前記複数のアンテナの出力信号のうち所定の２つの出力信号のレベル差を求め、この求めたレベル差に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、を備えている。
【０００７】
第２の発明は、円偏波の特性を持つ電波を受信して送信データを復調する無線受信機において、前記電波を受信する第１直線偏波アンテナと、前記第１直線偏波アンテナの長さ方向と自己の長さ方向が同一平面内で直角になるように配置され、前記電波を受信する第２直線偏波アンテナと、前記両アンテナの両出力信号のレベル変動をそれぞれ検出し、この検出結果に基づいて前記受信電波が円偏波または直線偏波かを判定し、この判定結果に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、を備えている。
【０００８】
第３の発明は、円偏波の特性を持つ電波を受信して送信データを復調する無線受信機において、前記電波を受信する第１の直線偏波アンテナと、前記第１直線偏波アンテナの長さ方向と自己の長さ方向が同一平面内で９０°未満になるように配置され、前記電波を受信する第２直線偏波アンテナと、前記両アンテナの両出力信号のレベル変動をそれぞれ検出し、この検出結果に基づいて円偏波の回転方向を判定し、この判定結果に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、を備えている。
【０００９】
このような構成からなる本発明の無線受信機によれば、受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別できる。
第４の発明は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して現在位置を求めるＧＰＳ受信機において、前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する右旋円偏波アンテナと、前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する直線偏波アンテナと、前記両アンテナの両出力信号のレベル差を求め、この求めたレベル差に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、を備えている。
【００１０】
第５の発明は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して現在位置を求めるＧＰＳ受信機において、前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する円偏波アンテナと、前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する直線偏波アンテナと、前記円偏波アンテナが受信する前記複数のＧＰＳ衛星からの各電波に基づいて各ＧＰＳ衛星ごとの受信信号の第１のレベルをそれぞれ求めるとともに、前記直線偏波アンテナが受信する前記複数のＧＰＳ衛星からの各電波に基づいて各ＧＰＳ衛星ごとの受信信号の第２のレベルをそれぞれ求める信号処理手段と、前記第１の各レベルと、これに対応する前記第２の各レベルとのレベル差をそれぞれ求め、この求めたレベル差に基づいて前記各受信信号のマルチパスの影響の度合いをそれぞれ判定し、この判定結果に基づいてマルチパスの影響の度合いが小さい受信信号を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された受信信号に基づいて現在位置を算出する測位計算手段と、を備えている。
【００１１】
このような構成からなる本発明のＧＰＳ受信機によれば、ＧＰＳ衛星からの受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別でき、測位を行う場合にはその測位精度が向上できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るＧＰＳ受信機の構成を示すが、この第１実施形態は以下のような考え方に基づくものであるので、その考え方について説明する。
【００１３】
すなわち、ＧＰＳ衛星からの電波は例えば右旋円偏波のように円偏波であり、マルチパスの影響を受けた場合には、最初の反射で左旋円偏波に変化し、さらに反射を繰り返すと偏波面が乱れてついには直線偏波になる。
従って、このような右旋円偏波は、マルチパスの影響を受けない場合には、右旋円偏波アンテナで最も効率的に受信される。また、その右旋円偏波がマルチパスの影響を受けていない場合には、右旋円偏波アンテナの直線偏波に対する利得と直線偏波アンテナの利得とが同じであれば、その右旋円偏波を直線偏波アンテナで受信した場合よりも右旋円偏波アンテナで受信した場合の方が受信出力（受信利得）が３ｄＢ大きくなる。
【００１４】
このため、ＧＰＳ衛星からの電波がマルチパスの影響を受けずに両アンテナで受信された場合には、上記の両アンテナの両出力間のレベル差は３ｄＢとなる。一方、マルチパスの影響を受けた場合には、その両アンテナの両出力間のレベル差は３ｄＢよりも小さくなる。
そこで、本発明の第１実施形態に係るＧＰＳ受信機では、右旋円偏波アンテナと直線偏波アンテナを備え、両アンテナの両出力間のレベル差を求め、この求めたレベル差に基づいて受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定し、マルチパスの影響の少ない電波を使用して高い精度で現在位置が求めるようにしたものである。
【００１５】
このために、この第１実施形態に係るＧＰＳ受信機は、図１に示すように、右旋円偏波アンテナ１１と、直線偏波アンテナ１２と、アンテナ切換えスイッチ１３と、高周波受信部１４と、ｎ個の信号処理部１５ａ，１５ｂ，・・・・１５ｎと、マルチパス判定処理部１６と、参照テーブル１７と、測位計算部１８とを備えている。
【００１６】
右旋円偏波アンテナ１１は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、その受信に応じた信号を出力するアンテナである。直線偏波アンテナ１２は、同様に複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、その受信に応じた信号を出力するアンテナである。
アンテナ切換えスイッチ１３は、マルチパス判定処理部１６からの指示に基づいて、右旋円偏波アンテナ１１または直線偏波アンテナ１２のうちのいずれかを選択するスイッチである。このスイッチ１３により選択されたアンテナ１１、１２の出力が高周波受信部１４に入力されるようになっている。
【００１７】
高周波受信部１４は、右旋円偏波アンテナ１１または直線偏波アンテナ１２が受信した電波に応じて出力される電気信号を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出した受信信号を信号処理部１５ａ〜１５ｎにそれぞれ供給するようになっている。
信号処理部１５ａ〜１５ｎは、高周波受信部１４からの出力信号により、図示しないｎ個（例えば８個）のＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データと各受信信号レベルを求めるようになっている。また、この求めた情報信号データと各受信信号レベルは、一時的にマルチパス判定処理部１６に記憶されるようになっている。
【００１８】
マルチパス判定処理部１６は、右旋円偏波アンテナ１１を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部１５ａ〜１５ｎの各受信信号レベルと、直線偏波アンテナ１２を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部１５ａ〜１５ｎの対応する各受信信号レベルとの間のレベル差をそれぞれ求め、その結果に基づいてＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定するようになっている。
【００１９】
また、マルチパス判定処理部１６は、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定の結果に基づき、受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を例えば４つ選択し、この選択したＧＰＳ衛星を測位計算部１８に通知するようになっている。
参照テーブル１７は、後述のように、マルチパス判定処理部１６が、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定する際のデータが、予め格納されているものである。
【００２０】
測位計算部１８は、マルチパス判定処理部１６から通知された例えば４つのＧＰＳ衛星と、この４つのＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた信号処理部１５ａ〜１５ｎからの情報信号データに基づいて現在位置を計算するようになっている。
次に、このように構成される第１実施形態の動作例について、図１を参照して説明する。
【００２１】
まず、アンテナ切換えスイッチ１３の接点が図１の位置で動作するので、右旋円偏波アンテナ１１の出力が高周波受信部１４に入力される。高周波受信部１４は、右旋円偏波アンテナ１１が受信するＧＰＳ衛星からの電波を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出した受信信号を信号処理部１５ａ〜１５ｎにそれぞれ供給する。
【００２２】
ここで、各ＧＰＳ衛星は、セシウム原子時計を搭載しており、その時刻情報と軌道上の位置情報を特別のコードで符号化して送信データを作成する。その後、かかる送信データにＰＳＫやＱＰＳＫ等の狭帯域デジタル変調を施し、さらに各衛星ごとに異なるＰＮ符号を用いて上記の変調出力に拡散変調を行ったのち、これを１５７５．４２〔ＭＨｚ〕の搬送波を用いて送信する。
【００２３】
このため、高周波受信部１４からの出力信号の供給を受けた各信号処理部１５ａ〜１５ｎは、各ＧＰＳ衛星に対応したＰＮ符号を用いてその出力信号に対して逆拡散を行い、各ＧＰＳ衛星からの送信データを復調する。時系列でみれば、一の時点において１台の信号処理部が１のＧＰＳ衛星からの送信データを復調することになる。従って、図１に示す装置構成によれば、同時にｎ個（例えば８個）の異なるＧＰＳ衛星からの送信データを復調できる。
【００２４】
このようにして信号処理部１５ａ〜１５ｎにより復調された、ｎ個のＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データと各受信信号レベルＸａ，Ｘｂ・・・・Ｘｎは、マルチパス判定処理部１６に供給されていったん記憶される。
次に、マルチパス判定処理部１６からの指令により、アンテナ切換えスイッチ１３の接点が図１の位置とは反対の位置に切り換えられるので、直線偏波アンテナ１２の出力が高周波受信部１４に入力される。
【００２５】
このため、信号処理部１５ａ〜１５ｎは、その直線偏波アンテナ１２の出力信号に基づき、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データと各受信信号レベルを求め、この求めた情報信号データと各受信信号レベルＹａ，Ｙｂ・・・・Ｙｎは、マルチパス判定処理部１６に供給されていったん記憶される。
【００２６】
マルチパス判定処理部１６は、右旋円偏波アンテナ１１に出力に基づく信号処理部１５ａ〜１５ｎの各出力信号レベルＸａ，Ｘｂ・・・・Ｘｎと、直線偏波アンテナ１２の出力に基づく信号処理部１５ａ〜１５ｎの各出力信号レベルＹａ，Ｙｂ・・・・Ｙｎとの間のレベル差Δａ，Δｂ・・・・Δｎをそれぞれ求め、その結果に基づいてＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定する。
【００２７】
ここで、上記のように、ＧＰＳ衛星からの電波は、マルチパスの影響を受けずに受信された場合には、上記の両アンテナ１１、１２の両出力のレベル差は３ｄＢとなる。一方、マルチパスの影響を受けた場合には、その両アンテナ１１の両出力のレベル差は３ｄＢよりも小さくなる。
そこで、マルチパス判定処理部１６は、その事実に基づいてマルチパスの影響の有無を判定する。なお、その判定処理の具体例については、図２を参照して後述する。
【００２８】
マルチパス判定処理部１６は、さらに、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定の結果に基づき、受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を例えば４つ選択し、この選択したＧＰＳ衛星を測位計算部１８に通知する。
このように、マルチパス判定処理部１６によるＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定、およびその判定の結果に基づいてマルチパスによる影響の度合いの少ない受信電波のＧＰＳ衛星を選択する際に、参照テーブル１７が参照される。
【００２９】
測位計算部１８は、マルチパス判定処理部１６から通知された例えば４つのＧＰＳ衛星と、この４つのＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた信号処理部１５ａ〜１５ｎからの情報信号データに基づいて現在位置を計算する。
次に、マルチパス判定処理部１６の判定処理の具体例について、図２を参照して説明する。
【００３０】
この例では、マルチパス処理判定部１６が、上記のようにして右旋円偏波アンテナ１１に出力に基づく信号処理部１５ａ〜１５ｎからの各受信信号レベルＸａ，Ｘｂ・・・・Ｘｎと、直線偏波アンテナ１２の出力に基づく信号処理部１５ａ〜１５ｎからの各受信信号レベルＹａ，Ｙｂ・・・・Ｙｎとの間のレベル差Δａ，Δｂ・・・・Δｎをそれぞれ求め、その求めた各レベル差Δａ，Δｂ・・・・Δｎについて図２に示すような処理をそれぞれ行う。
【００３１】
そこで、以下の説明では、ＧＰＳ衛星ａからの受信電波に基づく信号処理部１５ａの受信信号レベルＸａと受信信号レベルＹａによりレベル差Δａを求める場合の処理について、図２を参照して説明する。
ステップＳ１では、その求めたレベル差Δａ＝（Ｘａ−Ｙａ）が、２ｄＢ以上か否かを判定する。この判定の結果、２ｄＢ以上の場合にはステップＳ２に進み、２ｄＢ以下の場合にはステップＳ４に進む。
【００３２】
ステップＳ２では、受信信号レベルＹａが屋外標準値以上か否かが判定される。この判定を行うのは、受信信号レベルＹａが屋外標準値以上の場合には、マルチパスの影響が小さいと推定されるからである。
この判定の結果、受信信号レベルＹａが屋外標準値以上の場合には、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、ＧＰＳ衛星ａの受信電波はマルチパスの影響が少ないとして測位計算に使用すると判断する。従って、この場合には、ＧＰＳ衛星ａの受信電波を復調したデータが、測位計算に使用される。
【００３３】
一方、その判定の結果、受信信号レベルＹａが屋外標準値以下の場合には、ステップＳ５に進む。この場合には、ＧＰＳ衛星ａの受信電波はマルチパスの影響が認められ、各種の条件により測位計算に使用できる場合と使用できない場合が経験的に認められる。
このような場合には、各種に条件に応じてＧＰＳ衛星ａの受信電波が測位計算に使用できるか否かを判定できることが望まれる。このために、各種の条件に応じてＧＰＳ衛星ａの受信電波が測位計算に使用できるか否かを判定するためのルールが、参照テーブル１７に予め記憶されている。
【００３４】
そこで、ステップＳ５では、その参照テーブル１７を参照して、ＧＰＳ衛星ａの受信電波が測位計算に使用できるか否かを判定する。
ステップＳ４では、受信信号レベルＸａ、Ｙａがいずれも屋内標準値以下か否かを判定する。この判定の結果、受信信号レベルＸａ、Ｙａがいずれも屋内標準値以下の場合には、ステップＳ６に進む。この場合には、ＧＰＳ衛星ａの受信電波は、マルチパスの影響が大きいとして測位計算に使用しない判断する。従って、この場合には、ＧＰＳ衛星ａの受信電波を復調したデータは、測位計算に使用されない。
【００３５】
一方、その判定の結果、受信信号レベルＸａ、Ｙａがいずれも屋内標準値以上の場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、参照テーブル１７を参照して、ＧＰＳ衛星ａの受信電波が測位計算に使用できるか否かを判定する。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
この第２実施形態は以下のような考え方に基づいて完成したものであるので、その考え方についてまず説明する。
【００３６】
例えば、ＧＰＳ衛星からの円偏波を直線偏波アンテナで受信すると、その円偏波の偏波面の回転に伴い、その直線偏波アンテナの出力レベルが変動する性質がある。
このため、直線偏波アンテナを２つ用意し、この両アンテナの長さ方向が同一平面内において直角（９０°）になるように配置しておき、その両アンテナの両受信信号レベルの変動をそれぞれ求めることにより、受信電波が円偏波または直線偏波のいずれであるかを判定できる。そして、この結果を用いることにより、受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判別できる。
【００３７】
そこで、本発明の第２実施形態は、このような考え方に基づいて受信電波のマルチパスによる影響の度合いを精度良く判別するものであり、図３に示すように、１組の直線偏波アンテナ２１、２２と、アンテナ切換えスイッチ２３と、高周波受信部２４と、ｎ個の信号処理部２５ａ，２５ｂ，・・・・２５ｎと、マルチパス判定処理部２６と、測位計算部２８とを備えている。
【００３８】
１組の直線偏波アンテナ２１、２２は、複数のＧＰＳ衛星からの電波をそれぞれ受信し、その受信に応じた信号を出力するアンテナである。この両アンテナ２１、２２は、その長さ方向（向き）が同一平面内において直角（９０°）になるように配置されている。
アンテナ切換えスイッチ２３は、マルチパス判定処理部２６からの指示に基づいて、直線偏波アンテナ２１または直線偏波アンテナ２２のうちのいずれかを選択するスイッチである。このスイッチ２３により選択されたアンテナ２１、２２の出力が高周波受信部２４に入力されるようになっている。
【００３９】
高周波受信部２４は、直線偏波アンテナ２１または直線偏波アンテナ２２が受信した電波に応じて出力される電気信号を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出した受信信号を信号処理部２５ａ〜２５ｎにそれぞれ供給するようになっている。
信号処理部２５ａ〜２５ｎは、高周波受信部２４からの出力信号により、図示しないｎ個（例えば８個）のＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データを求めるとともに、各受信信号レベルを所定期間にわたって求めるようになっている。また、この求めた情報信号データ、および所定期間の各受信信号レベルは、一時的にマルチパス判定処理部２６に記憶されるようになっている。
【００４０】
マルチパス判定処理部２６は、直線偏波アンテナ２１を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部２５ａ〜２５ｎの各受信信号レベルに基づいてその各レベル変動を求めるとともに、直線偏波アンテナ２２を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部２５ａ〜２５ｎの対応する各受信信号レベルに基づいてその各レベル変動を求め、この求めた各レベル変動に基づいてＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定するようになっている。
【００４１】
さらに、マルチパス判定処理部２６は、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定の結果に基づき、受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を例えば４つ選択し、この選択したＧＰＳ衛星を測位計算部２８に通知するようになっている。
測位計算部２８は、マルチパス判定処理部２６から通知された例えば４つのＧＰＳ衛星と、この４つのＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた信号処理部２５ａ〜２５ｎからの情報信号データに基づいて現在位置を計算するようになっている。
【００４２】
次に、このように構成される第２実施形態の動作例について、図３を参照して説明する。
まず、アンテナ切換えスイッチ２３の接点が図３の位置で動作するので、直線偏波アンテナ２１の出力が高周波受信部２４に入力される。高周波受信部２４は、直線偏波アンテナ２１が受信する複数のＧＰＳ衛星からの電波を増幅、同調、検波し、所望の受信信号を抽出し、この抽出した受信信号を信号処理部２５ａ〜２５ｎにそれぞれ供給する。
【００４３】
信号処理部２５ａ〜２５ｎは、高周波受信部２４からの出力信号により、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データを求めるとともに、各受信信号レベルを所定期間にわたって求める。この求めた情報信号データ、および所定期間の各受信信号レベルは、マルチパス判定処理部２６に記憶される。
【００４４】
次に、マルチパス判定処理部２６からの指令により、アンテナ切換えスイッチ２３の接点が図３の位置とは反対の位置に切り換えられるので、直線偏波アンテナ２２の出力が高周波受信部２４に入力される。
このため、信号処理部２５ａ〜２５ｎは、その直線偏波アンテナ２２の出力に基づき、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信信号をそれぞれ復調し、その各受信信号に含まれる各ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの情報信号データを求めるとともに、各受信信号レベルを所定期間にわたって求める。この求めた情報信号データ、および所定期間の各受信信号レベルは、マルチパス判定処理部２６に記憶される。
【００４５】
マルチパス判定処理部２６は、直線偏波アンテナ２１を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部２５ａ〜２５ｎの各受信信号レベルに基づいてその各レベル変動を求めるとともに、直線偏波アンテナ２２を使用してＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各電波の受信時に得られる信号処理部２５ａ〜２５ｎの対応する各受信信号レベルに基づいてその各レベル変動を求め、この求めた各レベル変動の大小に基づいてＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの受信電波のマルチパスによる影響の度合いを判定する。
【００４６】
次に、マルチパス判定処理部２６は、ＧＰＳ衛星ａ，ｂ・・・・ｎからの各受信電波のマルチパスによる影響の度合いの判定の結果に基づき、受信電波がマルチパスによる影響の度合いの少ないＧＰＳ衛星を例えば４つ選択し、この選択したＧＰＳ衛星を測位計算部２８に通知する。
測位計算部２８は、マルチパス判定処理部２６から通知された例えば４つのＧＰＳ衛星と、この４つのＧＰＳ衛星の受信電波に基づいて得られた信号処理部２５ａ〜２５ｎからの情報信号データに基づいて現在位置を計算する。
【００４７】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
上記の第２実施形態は、２つの直線偏波アンテナ２１、２２を備え、この両アンテナ２１、２２の長さ方向が同一平面内において直角になるように配置したものであるが、この第３実施形態は、２つの直線偏波アンテナの向きを例えば４５°というように、９０°未満の状態で同一平面内に配置するようにした。
【００４８】
このように２つの直線偏波アンテナの向きを９０°未満に配置すると、両アンテナの出力変動の位相差から円偏波の回転方向が判別し、この判別を基づいて受信電波がマルチパスの影響を受けているか否かを判別することができる。
そこで、この第３実施形態では、その両アンテナの出力から出力レベルの変動を求め、その求めた変動の大小に基づいて円偏波の回転方向（左回転または右回転）を判別し、この判別を基づいて受信電波がマルチパスの影響を受けているか否かを判別するマルチパス判定処理部を設けるようにした。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の無線受信機によれば、受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別できる。
また、本発明のＧＰＳ受信機によれば、ＧＰＳ衛星からの受信電波のマルチパスの影響を精度良く判別でき、測位を行う場合にはその測位精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のマルチパス判定処理部の処理動作の具体例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】マルチパスを説明する説明図である。
【符号の説明】
１１・・・・右旋円偏波アンテナ、１２、２１、２２・・・・直線偏波アンテナ、１３、２３・・・・アンテナ切換えスイッチ、１４、２４・・・・高周波受信部、１５ａ〜１５ｎ，２５ａ〜２５ｎ・・・・信号処理部、１６、２６・・・・マルチパス判定処理部、１７・・・・参照テーブル、１８、２８・・・・測位計算部
Claims (5)
- 円偏波の特性を持つ電波を受信して送信データを復調する無線受信機において、
前記電波を受信する受信偏波面がそれぞれ異なる複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの出力信号のうち所定の２つの出力信号のレベル差を求め、この求めたレベル差に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、
を備えていることを特徴とする無線受信機。 - 円偏波の特性を持つ電波を受信して送信データを復調する無線受信機において、
前記電波を受信する第１直線偏波アンテナと、
前記第１直線偏波アンテナの長さ方向と自己の長さ方向が同一平面内で直角になるように配置され、前記電波を受信する第２直線偏波アンテナと、
前記両アンテナの両出力信号のレベル変動をそれぞれ検出し、この検出結果に基づいて前記受信電波が円偏波または直線偏波かを判定し、この判定結果に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、
を備えていることを特徴とする無線受信機。 - 円偏波の特性を持つ電波を受信して送信データを復調する無線受信機において、
前記電波を受信する第１の直線偏波アンテナと、
前記第１直線偏波アンテナの長さ方向と自己の長さ方向が同一平面内で９０°未満になるように配置され、前記電波を受信する第２直線偏波アンテナと、
前記両アンテナの両出力信号のレベル変動をそれぞれ検出し、この検出結果に基づいて円偏波の回転方向を判定し、この判定結果に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、
を備えていることを特徴とする無線受信機。 - 複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して現在位置を求めるＧＰＳ受信機において、
前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する右旋円偏波アンテナと、
前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する直線偏波アンテナと、
前記両アンテナの両出力信号のレベル差を求め、この求めたレベル差に基づいて前記受信電波のマルチパスの影響の度合いを判定するマルチパス判定処理手段と、
を備えていることを特徴とするＧＰＳ受信機。 - 複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して現在位置を求めるＧＰＳ受信機において、
前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する円偏波アンテナと、
前記ＧＰＳ衛星からの電波を受信する直線偏波アンテナと、
前記円偏波アンテナが受信する前記複数のＧＰＳ衛星からの各電波に基づいて各ＧＰＳ衛星ごとの受信信号の第１のレベルをそれぞれ求めるとともに、前記直線偏波アンテナが受信する前記複数のＧＰＳ衛星からの各電波に基づいて各ＧＰＳ衛星ごとの受信信号の第２のレベルをそれぞれ求める信号処理手段と、
前記第１の各レベルと、これに対応する前記第２の各レベルとのレベル差をそれぞれ求め、この求めたレベル差に基づいて前記各受信信号のマルチパスの影響の度合いをそれぞれ判定し、この判定結果に基づいてマルチパスの影響の度合いが小さい受信信号を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された受信信号に基づいて現在位置を算出する測位計算手段と、
を備えていることを特徴とするＧＰＳ受信機。
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