JP2005221331A

JP2005221331A - Ｇｐｓ受信機

Info

Publication number: JP2005221331A
Application number: JP2004028359A
Authority: JP
Inventors: Keitaro Ono; 敬太郎大野; Shinichiro Mori; 信一郎森
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】地上波デジタル放送とＧＰＳを併用することにより、ＧＰＳ測位精度を改善するＧＰＳ受信機を提供することにある。
【解決手段】地上波デジタル放送の電波を受信する地上波デジタル放送受信手段と、受信した放送電波のフレーム信号から基準クロックを校正する基準クロック校正手段と、ＧＰＳ受信機の存在するエリアをカバーする地上波デジタル放送局を特定する放送局特定手段と、受信した放送電波のフレーム信号の伝送遅延時間を検出して、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との距離を推定する距離推定手段と、ＧＰＳ受信機から地上波デジタル放送局までの距離とＧＰＳ衛星までの距離とに基づいてＧＰＳ受信機の位置を特定する位置特定手段とを有することを特徴とするＧＰＳ受信機。
【選択図】図１

Description

本発明はカーナビゲーションや携帯電話等に利用されるＧＰＳ受信機に関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星は、軌道高度約２万ｋｍ（周回周期１１時間５８分２秒）、軌道傾斜角５５度の地球周回衛星で、合計２４機以上打ち上げられており、地球上のあらゆる時刻、場所で必ず４機以上が観測可能であるが、ＧＰＳによる測位は、それらのうち観測可能な複数ＧＰＳ衛星までの距離を測定することにより、三角測量の原理によって行われる。各ＧＰＳ衛星からは、L1及びL2帯と呼ばれる２種類の搬送波信号が送信されており、このうち民間に開放されている精度の比較的荒い測距信号（以下C/Aコード:Coarse Acquisitionコード）は、スペクトラム拡散技術によりL1帯の搬送波に位相変調されて送られている。

図７にＧＰＳ信号の説明図を示す。

ＧＰＳ衛星では、衛星固有のC/Aコードを生成し（図７(a)）、それに搬送波（図７(b)）を掛け合わせて、送信している（図７(c)）。このC/Aコードは1023Bitの周期的信号である。従って受信機側でこのコードを復調すれば、C/Aコードの先頭の受信時刻が分かり、従って送信時刻が分かっているとすればその時刻差から衛星までの距離が推定できる。

しかし実際には様々な要因で誤差が生じる。例えば、
(1)受信機の環境により、捕捉できるＧＰＳ衛星が限られている。

(2)受信機が送信側衛星群と時刻同期していない。従来は、次のように時刻情報を求めていた。すなわち、空間上の１点は３つの独立変数によって決定できるため、必要な方程式も３つとなり、従って３つの衛星までの距離から計算できる。同様にして、時刻が未知の場合は４つの独立変数を求めればよく、従って４つ以上の衛星から４つ以上の方程式を用いて求めている。

(3)ＧＰＳ信号を復調するには搬送波を除去するスペクトラム逆拡散処理が必要となるが、除去するにはその搬送波周波数を精度良く推定する必要がある。誤差の要因として、衛星の移動によるドップラーシフト、受信機の基準クロック精度、受信機の移動によるドップラーシフトが挙げられる。従来は、衛星の移動によるドップラーシフト量を衛星軌道から予測したり、ドップラーシフト量をシーケンシャルサーチしたり、FFT解析を行ったり、近隣基準局から何らかの手段で衛星の移動によるドップラーシフト量の情報を得るなどで対応している。

(4)衛星から送信された電波は、地上に辿り着くまでに対流圏や電離層を通るため伝播速度が変化し、測位精度に悪影響がでる。これらの影響は、ある程度モデル化されており、さらにその補正係数がＧＰＳ信号に重畳されているため、従来は、ＧＰＳ信号を復調することによって補正している。

(5)ＧＰＳ信号自体、強度が微弱なため、受信機の環境に影響を受けやすい。従来は、受信強度の対ノイズ比を高めるため、信号を重畳するなど種々の工夫を行い対応している。

(例えば特許文献１参照)
特開２０００−２４９７５３

しかし、従来の方法にはそれぞれ効率や精度の面で問題が残っている。(1)に挙げた捕捉可能な衛星の数については、従来の方法では避けられない問題である。(2)の受信機時刻同期については、求める独立変数は少なければ少ないほど計算時間と計算規模が少なく済むのは明らかであり、また同期を前提とすることでＧＰＳコード相関処理においてコードチップ移相範囲を限定できるため高速処理が可能となる。また(3)に挙げたドップラーシフトについては、従前の方法ではドップラーシフトをサーチするための計算コストが高く、従って高い精度で推定することが困難であり、誤差のひとつの要因となっていた。また(4)については、補正する内容から明らかなように、正確なモデル化は不可能であり、これも残留誤差の原因となる。また(5)についても従来の方法では避けられない問題である。

本発明の目的は、地上波デジタル放送とＧＰＳを併用することにより、ＧＰＳ測位速度と測位精度を改善するＧＰＳ受信機を提供することにある。

本発明のＧＰＳ受信機は、複数のＧＰＳ衛星から受信した電波を基準クロックに同期して復調処理を行うことでＧＰＳ衛星までの距離を取得し、取得された距離に基づいてＧＰＳ受信機の位置を推定するＧＰＳ受信機であって、地上波デジタル放送の電波を受信する地上波デジタル放送受信手段と、受信した放送電波のフレーム信号から基準クロックを校正する基準クロック校正手段と、ＧＰＳ受信機の存在するエリアをカバーする地上波デジタル放送局の位置を特定する放送局位置特定手段と、受信した放送電波のフレーム信号の伝送遅延時間を検出して、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との距離を推定する距離推定手段と、ＧＰＳ受信機から地上波デジタル放送局までの距離とＧＰＳ受信機からＧＰＳ衛星までの距離とに基づいてＧＰＳ受信機の位置を特定する位置特定手段とを有する構成である。

この構成により、基準クロックの精度が向上するため、ＧＰＳ測位におけるサーチレンジを狭められ、測位速度が向上できるほか、地上波デジタル放送局によりあたかも衛星が１つ増えたようにみえるため、測位精度を向上できる。

また、基準クロック校正手段は、受信した放送電波の連続するフレーム信号間の時間間隔を基準クロックにて計測し、計測された時間と時間間隔の理論時間との差に基づいて基準クロックを校正する構成である。

この構成により、基準クロックの精度が向上するため、ＧＰＳ測位におけるサーチレンジを狭められ、測位速度が向上できるほか、測位精度が向上する。

また、放送局位置特定手段は、サービス領域内のＧＰＳ受信機の位置を検出する無線基地局からＧＰＳ受信機の位置情報を取得する位置情報取得手段と、取得された位置情報と受信した放送電波とに基づいて、地上波デジタル放送局の位置を特定する放送局特定手段とを有する構成である。

この構成により、無線基地局のエリアにあるＧＰＳ受信機の大まかな位置がわかるので、そのエリアをカバーする地上波デジタル放送局の特定ができる。

また、距離推定手段は、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機位置との間の距離が分かっている場所にて放送電波のフレーム信号の第１の受信時刻を記憶しておき、別の場所で、それ以降に受信するフレーム信号の第2の受信時刻を記憶し、第１の受信時刻から計算された受信フレーム信号の理論受信時刻と記憶された第2の受信時刻との差に光速を乗じ、先の距離を加えることにより地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との距離を推定する構成である。

この構成により、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との伝送遅延時間が判明するので、距離を計測できる。

また、距離推定手段は、受信した放送電波のフレーム信号から取得した送信時刻とフレーム信号の受信時刻との差から、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機間の距離を推定する構成である。

本発明によれば、ＧＰＳ受信機の現在位置の高速高精度な測位が可能である。

図１に実施例のＧＰＳ受信機の構成図を示す。

本発明によるＧＰＳ受信機１は、地上波デジタル放送が、信号強度がＧＰＳに比べて遥かに強い、電離層や対流圏などの影響を全く受けない、という距離測定のための電波としては理想的な面を持っていることを利用しているものである。

ＧＰＳ受信機１は、地上波デジタル放送アンテナ２、ＯＦＤＭ復調部３、データ取得部４、制御部５、ＧＰＳアンテナ６、基準クロック部10、ＴＳ解析部11、フレーム送信時刻取得部12、測位演算部13、ＧＰＳ復調相関処理部14、メモリ15、無線部16より構成される。

ＯＦＤＭ復調部３は、放送信号からトランスポートストリームのフレームを抽出する。

データ取得部４のＤＩＯは、地上波デジタル放送からデータを抽出する。またデータ取得部４のＡＤＣは、ＧＰＳ信号のアナログデジタル変換を行う。

制御部５は、ＧＰＳ受信機１の全体制御を行う。

基準クロック部10は、ＧＰＳ受信機１のための基準のクロックである。

ＴＳ解析部11は、トランスポートストリームの中から時刻推定のための部分を取得する。

フレーム送信時刻取得部12は、取得されたトランスポートストリームの部分からフレーム送信時刻を取得し制御部５に提供する。

測位演算部13は、ＧＰＳ受信機１の位置計算を行う。

ＧＰＳ復調相関処理部14は、ダウンコンバート部７、データ取得部４、ベースバンド復調部８、コード相関部９より構成され、ＧＰＳ信号の復調処理を行う。

ダウンコンバート部７は、中間周波数に変換する。

ベースバンド復調部８は、搬送波を除去する。

コード相関部９は、コード位相を検出する。

メモリ１５は、全国の地上波デジタル放送局の放送局名とその位置を無線基地局と対応させて記憶している。

無線部１６は、携帯電話などの無線基地局との通信を行う。

動作概要としては、地上波デジタル放送信号を地上波デジタル放送アンテナ２を介して受信し、ＯＦＤＭ復調部３で伝送フレームを検出し、データ取得部４を介して制御部５に送る。またＴＳ解析部11及びフレーム送信時刻取得部12によりフレームの送信時刻を取得する。

一方、ＧＰＳ信号は、ＧＰＳアンテナ６を介してダウンコンバート部７で適切な中間周波数に変換した後、データ取得部４を介してベースバンド復調部８で搬送波を除去し、コード相関部９でコード位相を検出し、それを制御部５に送る。

そして制御部５は、測位演算部13により位置計算を行い、ＧＰＳ受信機１の位置を特定する。

以下に詳細を説明する。

図２にＧＰＳ受信機の処理の流れ図を示す。

まず基準クロック10を校正する。データ取得部４にはサンプリングレートを決定するための基準クロック10が供給されている。ＧＰＳ測位を開始する前及び開始直後は、ＧＰＳ受信機１の基準クロック10はＧＰＳ衛星のクロックに対して誤差を持っているため、それを校正する目的で、データ取得部４によりデータを取得し地上波デジタル信号のフレームの所定位置についてのフレーム間の間隔時間（サンプル数）を制御部５で測定し（Ｓ１ステップ）、ＧＰＳ受信機１の基準クロックに対して修正を加える。

図３に基準クロックの校正の説明図を示す。

具体的には、まず放送電波のフレーム送信間隔は予め決まっているため、フレーム間の間隔時間の理論値Ｔが決まる。次に、基準クロックによる計測値を取得する。すなわち、基準クロック時間をｔとし、フレーム間隔のサンプル数ｎを取得すると、フレーム間隔の測定時間Ｔ１が、Ｔ１＝ｔ×ｎの計算で出るので、理論値の時間Ｔと比較する（Ｓ２ステップ）。

次に、その差分がある場合は、両者の差から校正値(Ｔ１−Ｔ)／ｎを求め、基準クロック時間を校正する（Ｓ３ステップ）。

または、安定して良好なＧＰＳ測位が行えるようになっているときには、ＧＰＳ測位から得られる時刻を用いて基準クロック10を校正してもよい。

次に、制御部５では、ＧＰＳ受信機１のあるエリアをカバーする地上波デジタル放送局を特定するため、予めＧＰＳ受信機１のメモリ15に全国の地上波デジタル放送局の放送局名及びその位置と対応する無線基地局のエリア情報を格納しておく。またはそれらのデータをネットワーク上のデータベース上に書き込んでおきＧＰＳ受信機１に取りこめるようにしておいてもよい。

図４に放送局特定の説明図を示す。

図４(a)に放送局と基地局について示す。

まず、大まかなＧＰＳ受信機１の位置を取得する。

このため、ＧＰＳ受信機１の無線部１６から、ＧＰＳ受信機１の識別情報を無線基地局Ａに送付する。無線基地局Ａは、その情報を受信してＧＰＳ受信機１が無線基地局ＡのエリアＡ内に存在することを認識する。そして、その情報を無線基地局Ａの管理サーバに登録するとともに、ＧＰＳ受信機１に管理サーバから位置情報を送り返す。その位置情報は、無線部16を経由してＧＰＳ受信機１に取り込まれる（Ｓ４ステップ）。

無線基地局Ａは、携帯電話機、ＰＨＳ等の無線基地局を利用するものでもよい。

または、ＧＰＳ衛星を使用して測位した大まかな位置結果を用いてもよい。

そして、この取得した大まかな位置をもとに、この位置のエリアをカバーする地上波デジタル放送局の名前と位置をメモリ15の中から検索して特定する（Ｓ５ステップ）。

図４の例では、無線基地局から取得した位置情報がエリア名Ａのため、図４(b)のテーブルに示すように放送局名がＳで位置Ｘにあることが判明する。

または、図示していないが、無線基地局からのエリアＡの大まかな位置情報をもとに、ネットワーク上に設置されたデータベースにアクセスして、放送局を検索し、地上波デジタル放送局の名前と位置を取得する方法もある。

次に、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機１間との距離を求める。

復調部３で復調されたトランスポートストリームは、ＴＳ解析部11に送られる。同ストリームに送信フレームの時刻同期情報あるいは絶対時刻情報が重畳されているかを確認する（Ｓ６ステップ）。重畳されている場合には、その情報からフレーム送信時刻を取得し、ＧＰＳ受信機１でフレームを受信した時刻との差から、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機１間の距離を算出する。具体的には、ＧＰＳ受信機１が受信したフレームの中から取得した放送局のフレーム送信時刻がt１で、ＧＰＳ受信機１が放送局からのフレームを受信した時刻がt２ならば、(t2−t1)×光速により、距離を計算できる（Ｓ７ステップ）。

一方、トランスポートストリームにフレームの時刻情報が重畳されていないか利用できない場合の距離取得方法は、次のようにする（Ｓ８ステップ）。

図５に放送局と受信機の距離測定の説明図を示す。

一度位置の分かっている位置Ａでフレームの例えば先頭位置の時刻と地上波デジタル放送局までの距離を記憶しておく。それ以降は、新しい位置Ｂで受信したフレームの先頭位置の実際の受信時刻と理論受信時刻との時間差に光速を乗じ、先の距離に加えることにより、その新しい位置Ｂでの放送局とＧＰＳ受信機１との距離が推定できる。

理論受信時刻とは、位置Ａで測定した例えばフレームの先頭位置の受信時刻に基づいて、新しい位置Ｂで受信したフレームの先頭位置の時刻を計算で算出した値をいう。

例えば、位置Ａと地上波デジタル放送局までの距離をＬ１とし、位置Ａでの受信フレームの受信時刻をtとする。場所を移動して位置Ｂで測定を行ったところ、受信フレームの先頭時刻がＴだったとする。そして、光速をＣとし、１フレームの送信に必要な時間、すなわちフレームの先頭が出現する時間間隔をＤとする。１フレームは、３００ｋｍ程度である。

仮に場所を移動していないとすると、フレーム先頭はいつも同じ周期で出されているため、（Ｔ−ｔ）は、必ずDの整数倍となる。このときは、Ｔは、理論受信時刻と一致していることを示す。すなわち、Ｔ=ｔ＋D×ｎ（ｎは整数）となる。

しかし、場所を移動すると、それだけ時間差が生じる。すなわち、Ｔ−(理論受信時刻:ｔ＋D×ｎ)＝ずれた時間差となる。式を変形して示すと、（Ｔ−ｔ）／Ｄの小数部分が、そのずれた時間差／Ｄを示すものであるということになる。従って、このずれた時間差×Ｃがずれた距離Ｌ３、すなわち放送局方向から遠ざかった、または近づいた距離ということになるので、最終的な放送局までの位置Ｌ２は、Ｌ１＋Ｌ３ということになる。

このとき、（Ｔ−ｔ）／Ｄの小数点が著しく０に近いか、１に近いかのどちらかになっているはずであり、１に近い場合は、１からその数を引いた分だけ近づいている、ということを示す。また、０に近い場合は、その数だけ遠ざかっていることを示す。

次に、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機１間の距離を求める（Ｓ９ステップ）。

このとき、先に推定した地上波デジタル放送局までの距離と、携帯電話や無線ＬＡＮなどを使用して基地局から取得したＧＰＳ受信機１の存在するエリアとから得られるＧＰＳ受信機１の位置とを用いることで、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機１間の距離を求めるときに、ドップラーシフトやC/Aコード位相のサーチレンジを絞ることができるので、高速な復調と相関処理が行える。

ＧＰＳ信号の復調相関処理部14の各部には基準クロック10が供給されている。ベースバンド復調部８ではＧＰＳ信号の搬送波を除去するが、そのために、搬送波周波数を制御部５で予測し、その周波数をベースバンド復調部８にセットする。ベースバンド復調部８ではその周波数の搬送波の複製を受信信号に掛け合わせる。またコード相関部９ではC/Aコードの位相サーチが行われる。制御部５でコード位相を予測し、その位相をコード相関部９にセットする。コード相関部９ではその位相をもつC/Aコードの複製と受信信号の相関を計算する。そして、取得されたデータを基にＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機１間の距離を求める。このとき、基準クロック10が正確でないとこれらの処理が正確に行えないが、前述の基準クロックの校正手段により校正されているので、正確な処理が行える。

次に、地上波デジタル放送の送信局までの距離の測定結果と、各ＧＰＳ衛星までの距離の測定結果とから受信機位置を特定する（Ｓ１０ステップ）。その方法は２つある。

第１の方法は、位置測定前に既に受信機時刻が正確であることが分かっている場合や、利用できるＧＰＳ衛星の配置がよく個数も多い場合は、ＧＰＳ衛星による位置演算時に地上波デジタル放送の放送局までの距離をその距離に拘束したり、重み付けを増やす。

図６に放送局とＧＰＳ衛星による特定位置の説明図を示す。

具体例を挙げると、例えばＧＰＳ衛星による距離測定を行ってＧＰＳ受信機１の位置を求めた後に、その位置から最も近い位置で地上波デジタル放送の放送局までの距離が一致する点を最終的な測位結果とするなどである。すなわちＧＰＳによる測定位置結果のエリアＸと特定されている放送局からの距離Ｎとの交差する破線の部分に位置を特定できる。これにより測位精度を改善できる。

第２の方法は、受信機時刻が正確でない場合や、利用可能な衛星配置が悪かったり個数が少なかったりする場合は、地上波デジタル放送送信局を１つの衛星と見立てて方程式を解くことにより、従来は測位できなかった状態や、精度が悪かった状態でも、精度良く測位できる。具体的には従来の手段が使える。最も簡単なのは以下の方法である。

まず、受信機クロック誤差が地上波デジタル放送の距離に与える影響がＧＰＳ衛星の場合と同じとする。この場合は、トランスポートストリーム等にフレーム送信時刻情報が重畳されているような場合に相当する。

受信機Ｘrと衛星Ｘsの３次元座標位置を数式１に示すように定義する。

ただし、便宜上衛星番号i=1 番目を地上波デジタル放送のデータとする。またＴは転置行列であることを示す。

また、bを受信機のクロックずれに相当する距離誤差とすると、基本的には数式２に示す非線形方程式を解けば受信機位置は求まる。すなわち受信機Ｘrと衛星Ｘs(i)との擬似距離rp(i)は、数式２に示すようになる。

但し、厳密解が得られないので、以下の数式３のように線形化をする。

以上の計算により、ＧＰＳの擬似距離と地上波デジタル放送の距離の両方から高精度な受信機位置が求まる。
以上の実施例１を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）複数のＧＰＳ衛星から受信した電波を基準クロックに同期して復調処理を行うことでＧＰＳ衛星までの距離を取得し、取得された距離に基づいてＧＰＳ受信機の位置を推定するＧＰＳ受信機であって、地上波デジタル放送の電波を受信する地上波デジタル放送受信手段と、受信した放送電波のフレーム信号から基準クロックを校正する基準クロック校正手段と、ＧＰＳ受信機の存在するエリアをカバーする地上波デジタル放送局の位置を特定する放送局位置特定手段と、受信した放送電波のフレーム信号の伝送遅延時間を検出して、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との距離を推定する距離推定手段と、ＧＰＳ受信機から地上波デジタル放送局までの距離とＧＰＳ受信機からＧＰＳ衛星までの距離とに基づいてＧＰＳ受信機の位置を特定する位置特定手段とを有することを特徴とするＧＰＳ受信機。
（付記２）基準クロック校正手段は、受信した放送電波の連続するフレーム信号間の時間間隔を基準クロックにて計測し、計測された時間と時間間隔の理論時間との差に基づいて基準クロックを校正することを特徴とする付記１記載のＧＰＳ受信機。
（付記３）放送局位置特定手段は、サービス領域内のＧＰＳ受信機の位置を検出する無線基地局からＧＰＳ受信機の位置情報を取得する位置情報取得手段と、取得された位置情報と受信した放送電波とに基づいて、地上波デジタル放送局の位置を特定する放送局特定手段とを有することを特徴とする付記１記載のＧＰＳ受信機。
（付記４）距離推定手段は、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機位置との間の距離が分かっている場所にて放送電波のフレーム信号の第１の受信時刻を記憶しておき、別の場所で、それ以降に受信するフレーム信号の第2の受信時刻を記憶し、第１の受信時刻から計算された受信フレーム信号の理論受信時刻と記憶された第2の受信時刻との差に光速を乗じ、先の距離を加えることにより地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との距離を推定することを特徴とする付記１記載のＧＰＳ受信機。
（付記５）距離推定手段は、受信した放送電波のフレーム信号から取得した送信時刻とフレーム信号の受信時刻との差から、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機間の距離を推定することを特徴とする付記１記載のＧＰＳ受信機。
（付記６）放送局位置特定手段は、ＧＰＳ信号から求めた比較的精度の荒い測位結果を用いるＧＰＳ位置情報取得手段と、取得された位置情報と受信した放送電波とに基づいて、地上波デジタル放送局の位置を特定する放送局特定手段とを有することを特徴とする付記１記載のＧＰＳ受信機。
（付記７）位置特定手段は、ＧＰＳ衛星による距離測定を行って求めたＧＰＳ受信機の位置と、距離推定手段により求めたＧＰＳ受信機から地上波デジタル放送の放送局までの距離とが一致する位置をＧＰＳ受信機の位置とする決定する位置決定手段を有することを特徴とする付記１記載のＧＰＳ受信機。
（付記８）地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との間の距離と、サービス領域内のＧＰＳ受信機の位置を検出する無線基地局から取得したＧＰＳ受信機の位置情報とからＧＰＳ受信機の存在する範囲を特定することにより、ＧＰＳ信号復調の際に必要となるサーチレンジを狭めることを特徴とするＧＰＳ受信機。
（付記９）地上波デジタル放送局を１つの衛星と見立て、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との間の距離とＧＰＳ信号から得た各ＧＰＳ衛星までの擬似距離との両方から、ＧＰＳ受信機位置を特定することを特徴とするＧＰＳ受信機。

本発明は、ＧＰＳ受信機による位置を推定する装置を提供する用途に適用できる。

実施例のＧＰＳ受信機の構成図実施例のＧＰＳ受信機の処理の流れ図基準クロックの校正の説明図放送局特定の説明図放送局と受信機の距離測定の説明図放送局とＧＰＳによる位置特定の説明図ＧＰＳ信号の説明図

符号の説明

１ＧＰＳ受信機
２地上波デジタル放送アンテナ
３ＯＦＤＭ復調部
４データ取得部
５制御部
６ＧＰＳアンテナ
７ダウンコンバート部
８ベースバンド復調部
９コード相関部
10 基準クロック部
11 ＴＳ解析部
12 フレーム送信時刻取得部
13 測位演算部
14 ＧＰＳ復調相関処理部
15 メモリ
16 無線部

Claims

複数のＧＰＳ衛星から受信した電波を基準クロックに同期して復調処理を行うことでＧＰＳ衛星までの距離を取得し、取得された距離に基づいてＧＰＳ受信機の位置を推定するＧＰＳ受信機であって、
地上波デジタル放送の電波を受信する地上波デジタル放送受信手段と、
受信した放送電波のフレーム信号から基準クロックを校正する基準クロック校正手段と、
ＧＰＳ受信機の存在するエリアをカバーする地上波デジタル放送局の位置を特定する放送局位置特定手段と、
受信した放送電波のフレーム信号の伝送遅延時間を検出して、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との距離を推定する距離推定手段と、
ＧＰＳ受信機から地上波デジタル放送局までの距離とＧＰＳ受信機からＧＰＳ衛星までの距離とに基づいてＧＰＳ受信機の位置を特定する位置特定手段とを有することを特徴とするＧＰＳ受信機。
基準クロック校正手段は、受信した放送電波の連続するフレーム信号間の時間間隔を基準クロックにて計測し、計測された時間と時間間隔の理論時間との差に基づいて基準クロックを校正することを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
放送局位置特定手段は、サービス領域内のＧＰＳ受信機の位置を検出する無線基地局からＧＰＳ受信機の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
取得された位置情報と受信した放送電波とに基づいて、地上波デジタル放送局の位置を特定する放送局特定手段とを有することを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
距離推定手段は、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機位置との間の距離が分かっている場所にて放送電波のフレーム信号の第１の受信時刻を記憶しておき、別の場所で、それ以降に受信するフレーム信号の第２の受信時刻を記憶し、第１の受信時刻から計算された受信フレーム信号の理論受信時刻と記憶された第２の受信時刻との差に光速を乗じ、先の距離を加えることにより地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機との距離を推定することを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
距離推定手段は、受信した放送電波のフレーム信号から取得した送信時刻とフレーム信号の受信時刻との差から、地上波デジタル放送局とＧＰＳ受信機間の距離を推定することを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。