JP2005283203A

JP2005283203A - 衛星航法装置

Info

Publication number: JP2005283203A
Application number: JP2004094428A
Authority: JP
Inventors: Koichi Washizu; 浩一鷲頭
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】同期した変調コードＬ２ＣＭコード及びＬ２ＣＬコードにて変調されたＧＰＳ信号を追尾するため、ＤＬＬ位相ロックループを用いる場合、Ｌ２Ｃコードが時分割されるので信号強度が半減する。
【解決手段】Ｌ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードのコード位相誤差（６，１４）を加算し（１７）、双方のコード位相を共通に追尾する（３，１１）。
【選択図】図４

Description

本発明はＧＰＳやその他の衛星航法システムの信号を受信し、現在時刻や利用者の現在位置を計算する衛星航法装置に関するものである。

米国のＧＰＳ(Global Positioning system)は現在世界中で広く利用されているが、採用されている技術はＧＰＳの開発が開始された１９７０年代のものであり、その後の技術発展を取り入れて性能を向上させる必要性が叫ばれてきた。米国政府はＧＰＳの近代化と称して、より高度な信号形式、新たな送信周波数の追加、高精度なシステム制御などの検討を続けており、２００４年以降これらの成果を盛り込んだ新形式の衛星が順次打ち上げられる計画となっている。

ＧＰＳの近代化では、これまで軍用のP(Y)と呼ばれるコードのみで変調されていたＬ２と呼ばれる周波数(1227.60MHz)に、Ｌ２Ｃと呼ばれる新たな民間用コードの変調が追加される。この変調はP(Y)コードと直交したＢＰＳＫ(Bi-Phase Shift Keying)であり、その時系列構造を図１に示す。Ｌ２ＣコードはＬ２ＣＭとＬ２ＣＬという２種類の擬似雑音コードを時分割して構成されている。この内、Ｌ２ＣＭの部分にはさらに航法データと呼ばれる衛星の軌道情報や時刻情報がＢＰＳＫによって乗ぜられている。

ＧＰＳで測位計算を行うには、ＧＰＳ信号の観測によってＧＰＳ衛星と利用者受信機間の距離を測定する必要がある。この距離は一般に、擬似雑音コードでスペクトラム拡散されたＧＰＳ信号を逆拡散して得られる擬似雑音コードの位相すなわちＧＰＳ信号の送信時刻と、利用者受信機で逆拡散した時刻すなわち受信時刻との差から求める。こうして求めた距離には、ＧＰＳシステムのマスタークロックと利用者受信機の内蔵時計との時刻差が含まれるので、一般に擬似距離と呼ばれる。測位計算では、衛星を一つ余分に用いることでこの時刻差をも求めることができるので、時刻差が含まれていても問題とはならない。

また、測位計算を継続するためには前述のようにして得た擬似雑音コードの位相を継続的に把握する必要があるため、一般にDelay Lock Loop(ＤＬＬ)と呼ばれる位相ロックループによってコード位相を追尾することが行われる。以下にＤＬＬの概要を述べる。

ＤＬＬではＥａｒｌｙコードとＬａｔｅコードと呼ばれるコードを生成して用いる。図２に受信信号のコードとＥａｒｌｙコードとＬａｔｅコードの位相関係の一例を示す。図２に示すように、Ｅａｒｌｙコードは受信信号のコードのタイミングをτだけ進めたコードであり、Ｌａｔｅコードは受信信号のコードをτだけ遅らせたコードである。これらのコードと受信信号との相関値を図３に示す。図３において、t_EはＥａｒｌｙコードのタイミング、t_LはＬａｔｅコードのタイミング、t_Pはt_Eとt_Lのちょうど中間のタイミングで、追尾点に当たる。また、D_E、D_L、D_Pはそれぞれt_E、t_L、t_Pにおけるコード相関値である。（１）の状態のように、追尾点と受信信号のタイミングとが一致している場合すなわち最良の状態で追尾ができている場合には、D_EとD_Lが等しくなる。（２）の状態のように、追尾点がずれて受信信号のタイミングよりも進んだ場合には、D_EとD_Lの大きさが変わり(D_E−D_L)が負になる。逆に（３）の状態のように、追尾点が受信信号のタイミングよりも遅れた場合には(D_E−D_L)が正になる。（２）・（３）いずれの場合も、追尾点のずれ量に比例して(D_E−D_L)が増加するので、(D_E−D_L)を測定することで追尾点のずれ量を推定できる。このずれを減らす方向に追尾点のタイミングを制御することでコード位相を追尾するのがＤＬＬである。

また、測位計算を行うには、航法データに含まれる衛星の軌道情報や時刻情報を取得する必要があるので、ＧＰＳ受信機では一般に航法データの復調を行う。Ｌ２周波数においては、Ｌ２ＣＭの部分に乗ぜられている航法データがこれに当たる。航法データの変調方式はＢＰＳＫなので、復調のためには搬送波(キャリア)の位相に同期を取ることが必要で、航法データの極性が反転してもキャリア追尾を続けられるように一般にＣｏｓｔａｓＰＬＬと呼ばれる位相ロックループによってキャリア位相を追尾することが行われる。ＣｏｓｔａｓＰＬＬについては周知の技術であるので説明を割愛する。

前述のＬ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードは異なる符号であるため、ＧＰＳ受信機では一般に独立した信号処理系で処理する。すなわちコード発生器・コード相関器・キャリア相関器・ＤＬＬ・ＣｏｓｔａｓＰＬＬなどをＬ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコード用にそれぞれ用意し、それぞれ独立に相関処理および位相追尾を行う。

上記の方法には次のような欠点がある。図１に示すように、Ｌ２ＣコードはＬ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードを時分割して構成されている。このため時分割されない場合に比べ、Ｌ２ＣＭ・Ｌ２ＣＬ共に信号電力が半分になっており、Ｓ／Ｎ比も半減する。従来の民生用ＧＰＳ受信機が使用していたＬ１と呼ばれる周波数(1575.42MHz)のＣ／Ａと呼ばれるコードは時分割されていないので、Ｌ２Ｃは従来のＬ１Ｃ／Ａに比べてＳ／Ｎが３ｄＢ低いことになる。また、ＧＰＳの規格の一つである"Interface Control Document ICD-ＧＰＳ-200C-005R1"によれば、たとえば仰角５度の衛星からのＬ１Ｃ／Ａ信号の受信信号強度は-158.5dBW、Ｌ２Ｃ信号は-160dBWであるので、Ｌ２Ｃの方が受信信号強度も低く、事情はさらに悪いことがわかる。このような低いＳ／Ｎ比の信号で位相追尾を行うと追尾性能が劣化して、航法データの復調を誤ったり、測位計算で求められる位置や速度の精度が劣化したりする。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、Ｌ２Ｃコードの受信信号のＳ／Ｎ比を改善し、コード追尾とキャリア追尾の性能を向上させることを目的としている。

本発明は上記欠点を除去するため、Ｌ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードのコード位相誤差を加算し、双方のコード位相を共通に追尾するコードＤＬＬと、Ｌ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードのキャリア位相誤差を加算し、双方のキャリア位相を共通に追尾するキャリアＰＬＬと、Ｌ２ＣＭコードのコード位相誤差・キャリア位相誤差の同期加算時間を短く、かつ重みを軽くし、Ｌ２ＣＬコードのコード位相誤差・キャリア位相誤差の同期加算時間を長く、かつ重みを重くする手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、従来、Ｌ２Ｃコードを利用しようとすると、Ｌ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードが時分割されているためにＬ１Ｃ／Ａコードに比べてＳ／Ｎが３ｄＢ低く、追尾性能が劣化して、航法データの復調を誤ったり、測位計算で求められる位置や速度の精度が劣化したりしたのに対し、Ｌ２ＣＭとＬ２ＣＬ双方の位相誤差測定値を組み合わせ、Ｌ２ＣＭとＬ２ＣＬを共通に追尾するような位相ロックループを構成することによって、Ｌ２Ｃコードの受信信号のＳ／Ｎ比を改善し、コード追尾とキャリア追尾の性能を向上させる、という優れた効果がある。

以下本発明の示す実施形態について説明する。

図４に、コード追尾の性能を向上させる装置の一実施形態を示す。Ｌ２ＣＭコードのビットレートは511.5kbps、コード長は10230チップなので繰り返し周期は20msである。これに対し、Ｌ２ＣＬコードのビットレートは511.5kbps、コード長は767250チップなので繰り返し周期は１．５秒である。Ｌ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードは異なるコードではあるが、ビットレートが等しく、かつ図１に示すように位相が同期しているので、受信機においてコード相関を取るためにそれぞれのコードを発生させる際に、同一のコード周波数・同一のコード位相で発生させても双方のコード相関を正しく取ることができる。従って、コードＤＬＬについても、測定したＬ２ＣＭとＬ２ＣＬ双方のコード位相誤差を組み合わせ、適当なフィルタリング処理を行ってＬ２ＣＭとＬ２ＣＬ双方のコード周波数・コード位相を共通に追尾するような構成とすることが可能である。Ｌ２ＣＭとＬ２ＣＬ双方のコード位相誤差測定値を組み合わせることでＳ／Ｎ比が向上するので、Ｌ２ＣＭ・Ｌ２ＣＬそれぞれを独立のＤＬＬで追尾する場合よりも追尾性能を向上させることができる。

以下にこれらの手順の詳細を図４に従って述べる。まずＧＰＳベースバンド信号が１と２のコード相関器に入力される。ＧＰＳベースバンド信号とは、受信したＧＰＳ信号をダウンコンバートして中心周波数をゼロにした信号のことである。ＧＰＳベースバンド信号を得るための処理はＧＰＳ技術者にとっては周知の技術であるので割愛し、ここではコード位相追尾に絞って説明する。

１と２のコード相関器は、与えられるコードは異なるが構造は同一である。ＧＰＳベースバンド信号の入力と並行して３のＬ２ＣＭコード発生器でＬ２ＣＭコードが発生される。発生されるコードの周波数と位相は１８のフィルタリング処理部で計算されるが、詳細は後述する。発生されたＬ２ＣＭコードは４のＥａｒｌｙ遅延部によってＥａｒｌｙコードに変換され、１のコード相関器に与えられる。同様に５のＬａｔｅ遅延部によってＬａｔｅコードに変換され、２のコード相関器に与えられる。これらのＥａｒｌｙコードとＬａｔｅコードは、従来の技術の項で述べたＤＬＬに用いられるＥａｒｌｙコードとＬａｔｅコードと同様である。１のコード相関器は、受信信号とＥａｒｌｙコードとの相関を取りＥａｒｌｙ相関値を出力する。同様に２のコード相関器は、受信信号とＬａｔｅコードとの相関を取りＬａｔｅ相関値を出力する。６の加算器でＥａｒｌｙ相関値とＬａｔｅ相関値の差を計算し、コード位相誤差として出力する。このコード位相誤差を７の同期加算部で一定時間に亘って同期加算し、８の重み付加部にて重みｋを乗じて、Ｌ２ＣＭコード位相誤差として出力する。

一方、ＧＰＳベースバンド信号は９と１０のコード相関器にも入力される。こちらの処理系では、前述のＬ２ＣＭコードによる処理と同様の処理により、Ｌ２ＣＬコード位相誤差が計算される。Ｌ２ＣＭコードによる処理との違いは、１１のＬ２ＣＬコード発生器で発生されるコードがＬ２ＣＬコードである点、１６の重み付加部にて乗ぜられる重みが(１−ｋ)である点である。以上のようにして求められたＬ２ＣＭコード位相誤差とＬ２ＣＬコード位相誤差とを１７の加算器で加算し、総合コード位相誤差として出力する。

こうして求められた総合コード位相誤差に１８のフィルタリング処理部にて適当なフィルタリング処理を施し、総合コード位相誤差が小さくなるように、コード周波数とコード位相を計算する。このコード周波数とコード位相を３のＬ２ＣＭコード発生器と１１のＬ２ＣＬコード発生器に設定し、Ｌ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードを発生させる。以上の処理は、Ｌ２ＣＭ、Ｌ２ＣＬそれぞれにとっては一般のＤＬＬと同様である。それゆえ、この後も以上述べた処理を繰り返すことで、Ｌ２ＣＭとＬ２ＣＬのコード位相を追尾することができる。

さらに、７および１５の同期加算部での同期加算時間、８および１６の重み付加部で付加される重みを次のようにすることで、さらに追尾性能を改善することもできる。

図１に示したように、Ｌ２ＣＭには航法データと呼ばれる衛星の軌道情報や時刻情報がＢＰＳＫによって乗ぜられているが、Ｌ２ＣＬには乗ぜられていない。Ｌ２ＣＭの航法データのビットレートは50cpsなので、Ｌ２ＣＭは20ms以上の時間に亘る同期加算を行うことができず、７の同期加算部でのＳ／Ｎ比改善の効果は限定的なものである。しかし航法データが乗ぜられていないＬ２ＣＬは20ms以上の時間に亘る同期加算を行うことができるので、１５の同期加算部ではＳ／Ｎ比を大きく改善できる。

この性質を利用してＬ２ＣＬのコード位相誤差のＳ／Ｎ比を改善し、Ｓ／Ｎ比の良いＬ２ＣＬコード位相誤差の重みすなわち１６の重み付加部で付加される重みを重くし、Ｓ／Ｎ比の悪いＬ２ＣＭコード位相誤差の重みすなわち８の重み付加部で付加される重みを軽くすることで、総合コード位相誤差のＳ／Ｎ比をさらに改善し、追尾性能を改善することができる。

また、自動車や航空機などの高速移動体に受信機を搭載した場合には、移動体の急激な運動によりコード位相に急激な変化が生じることがある。このような急激な変化に追従させるためには、同期加算の時間が短い方が有利である。このようにレスポンスを重視した追尾特性は、７および１５の同期加算部での同期加算時間を短くすることで実現できる。この場合、８および１６の重み付加部で付加される重みについては、たとえば７と１５での同期加算時間を等しくしたならば、重みも両者等しくする。

また、ＧＰＳ衛星の何らかのトラブルによってＬ２ＣＭあるいはＬ２ＣＬのいずれか一方のコードに異常が発生して相関が取れなくなった場合などは、正常に相関が取れる方のコードだけを使用して追尾するのが得策である。このようなトラブルに対しては、７および１５の同期加算部での同期加算値を常に監視し、８および１６の重み付加部で付加される重みを動的に変化させることで対処することができる。たとえば７の同期加算部での同期加算値が異常に小さくなった場合はＬ２ＣＭの異常と判断し、８の重み付加部で付加される重みｋをゼロにし、１６の重み付加部で付加される重み(１−ｋ)を1にすることで、正常なＬ２ＣＬだけを使用して追尾することができる。

また、これまでの説明では８および１６の重み付加部で付加される重みの比をｋ：(１−ｋ)としていたが、受信機の用途により他の比率にしてもよい。

次に、図５にキャリア追尾の性能を向上させる装置の一実施形態を示す。Ｌ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードは異なるコードではあるが、いずれも搬送波(キャリア)周波数はＬ２信号の周波数である1227.60MHzであり、かつどちらのコードもキャリア位相に対して同位相でＢＰＳＫ変調されている。それゆえ、受信機においてキャリア相関を取るために局部発振器でキャリア信号を発生させる際に、同一のキャリア周波数・同一のキャリア位相で発生させても双方のキャリア相関を正しく取ることができる。従って、キャリアＰＬＬについても、測定したＬ２ＣＭとＬ２ＣＬ双方のキャリア位相誤差を組み合わせ、適当なフィルタリング処理を行ってＬ２ＣＭとＬ２ＣＬ双方のキャリア周波数・キャリア位相を共通に追尾するような構成とすることが可能である。Ｌ２ＣＭとＬ２ＣＬ双方のキャリア位相誤差測定値を組み合わせることでＳ／Ｎ比が向上するので、Ｌ２ＣＭ・Ｌ２ＣＬそれぞれを独立のＰＬＬで追尾する場合よりも追尾性能を向上させることができる。

以下にこれらの手順の詳細を図５に従って述べる。まずＬ２ＣＭ相関信号が４１と４２のキャリア相関器に入力される。Ｌ２ＣＭ相関信号とは、受信したＧＰＳ信号をダウンコンバートして中間周波数に変換し、前述のコード追尾の性能を向上させる装置の技術でＬ２ＣＭコードと相関を取った信号である。以下、キャリア位相追尾に絞って説明するので、コード位相については相関が最大となる点を正しく追尾している状態であると仮定する。４１と４２のキャリア相関器は、与えられる信号の位相は異なるが構造は同一である。

Ｌ２ＣＭ相関信号の入力と並行して４３の局部発振器でキャリア信号が発生される。発生されるキャリアの周波数と位相は５６のフィルタリング処理部で計算されるが、詳細は後述する。発生されたキャリア信号はそのままの位相でＩ(In-phase)信号として４１のキャリア相関器に与えられる。同様に４４の９０°遅延部によってＱ(Quadra-phase)信号に変換され、４２のキャリア相関器に与えられる。Ｉ信号とＱ信号を用いるのは、前述のようにＬ２ＣＭ相関信号にはＢＰＳＫで航法データが乗ぜられており、航法データの極性が反転してもキャリア追尾を続けられるようにＣｏｓｔａｓＰＬＬを構成するためである。

４１のキャリア相関器は、Ｌ２ＣＭ相関信号とＩ信号との相関を取りＩ相関値を出力する。同様に４２のキャリア相関器は、Ｌ２ＣＭ相関信号とＱ信号との相関を取りＱ相関値を出力する。それぞれの相関値を、４５と４６の同期加算部で一定時間に亘って同期加算し、４７の位相誤差弁別器で位相誤差に変換して、キャリア位相誤差として出力する。Ｉ，Ｑ相関値から位相誤差を弁別するにはいくつかの方法が知られているが、ここでは、図６に示すようにＩ相関値Ｄ_I，Ｑ相関値Ｄ_QからΔθ=tan^-1(D_Q/D_I)で位相誤差Δθを求める方法を採る。この位相誤差に４８の重み付加部にて重みｋを乗じて、Ｌ２ＣＭキャリア位相誤差として出力する。

一方、Ｌ２ＣＬコードについても、Ｌ２ＣＬ相関信号が４９と５０のキャリア相関器に入力される。こちらの処理系では、前述のＬ２ＣＭ相関信号に対する処理と同様の処理により、Ｌ２ＣＬキャリア位相誤差が計算される。Ｌ２ＣＭに対する処理との違いは、５４の重み付加部にて乗ぜられる重みが(１−ｋ)である点である。

以上のようにして求められたＬ２ＣＭキャリア位相誤差とＬ２ＣＬキャリア位相誤差とを５５の加算器で加算し、総合キャリア位相誤差として出力する。こうして求められた総合キャリア位相誤差に５６のフィルタリング処理部にて適当なフィルタリング処理を施し、総合キャリア位相誤差が小さくなるように、キャリア周波数とキャリア位相を計算する。このキャリア周波数とキャリア位相を４３の局部発振器に設定し、キャリア信号を発生させる。以上の処理は、Ｌ２ＣＭ、Ｌ２ＣＬそれぞれにとっては一般のＣｏｓｔａｓＰＬＬと同様である。それゆえ、この後も以上述べた処理を繰り返すことで、Ｌ２ＣＭとＬ２ＣＬのキャリア位相を追尾することができる。

さらに、コード追尾の性能を向上させる装置で述べたと同様に、４５、４６、５１および５２の同期加算部での同期加算時間、４８および５４の重み付加部で付加される重みを調節することにより、さらにＳ／Ｎ比を改善したりレスポンスを改善することもできる。

また、ＧＰＳ衛星の何らかのトラブルによってＬ２ＣＭあるいはＬ２ＣＬのいずれか一方のコードに異常が発生して相関が取れなくなった場合などは、正常に相関が取れる方のコードだけを使用して追尾するのが得策である。このようなトラブルに対しては、コード追尾の性能を向上させる装置で述べたと同様に、４５、４６、５１および５２の同期加算部での同期加算値を常に監視し、４８および５４の重み付加部で付加される重みを動的に変化させることで対処することができる。

また、これまでの説明では４８および５４の重み付加部で付加される重みの比をｋ：(１−ｋ)としていたが、受信機の用途により他の比率にしてもよい。また、Ｌ２ＣＬコードは航法データで変調されていないので、ＣｏｓｔａｓＰＬＬではなく純粋なＰＬＬを採用することで、より正確な追尾が可能となる。図７に示すように、ＣｏｓｔａｓＰＬＬでは追尾点が２ヶ所あるのに対し、純粋なＰＬＬでは追尾点が１ヶ所なので、純粋なＰＬＬの方が追尾の引き込み範囲が広く、また雑音に対する引き込み能力が高い。純粋なＰＬＬにするには、５３の位相誤差弁別器でのΔθ=tan^-1(D_Q/D_I)の式で、D_QとD_Iの符号を判定し、Δθを求める値域を−π〜＋πとすればよい。参考に、ＣｏｓｔａｓＰＬＬの場合は、引き込みの目標となる追尾点が２ヶ所なので、Δθを求める値域は−π/2〜＋π/2である。

また、本発明の波及効果として、次のような優れた効果もある。ＧＰＳの近代化では、Ｌ２Ｃコード追加の後に、Ｌ５と呼ばれる周波数(1176.45MHz)にＬ５Ｉ５およびＬ５Ｑ５と呼ばれるコードが追加される予定である。Ｌ５Ｉ５およびＬ５Ｑ５コードはいずれもビットレートが10.23Mbps、コード長が10230チップ、繰り返し周期が1msで、互いに同期している。この関係を図８に示す。従って本発明と同じ技術によって、Ｌ５Ｉ５とＬ５Ｑ５双方の位相誤差測定値を組み合わせ、Ｌ５Ｉ５とＬ５Ｑ５を共通に追尾するような位相ロックループを構成することによって、これらの受信信号のＳ／Ｎ比を改善し、Ｌ５Ｉ５とＬ５Ｑ５を独立に追尾する場合よりもコード追尾とキャリア追尾の性能を向上させることができる。また、Ｌ５Ｉ５には100cpsの航法データがＢＰＳＫによって乗ぜられているので、10ms以上の時間に亘る同期加算を行うことができないが、Ｌ５Ｑ５には乗ぜられていないので、10ms以上の時間に亘る同期加算を行ってＳ／Ｎ比を向上できる。このようにＬ５Ｑ５の同期加算時間を増やした上で、Ｓ／Ｎ比の良いＬ５Ｑ５コード位相誤差の重みを重くし、Ｓ／Ｎ比の悪いＬ５Ｉ５コード位相誤差の重みを軽くすることで、組み合わされた位相誤差のＳ／Ｎ比を改善し、追尾性能をさらに改善できる。

さらに別の効果として、航法データの取得開始を早めることができる。前述のように航法データの復調のためには搬送波(キャリア)の位相に同期を取ることが必要で、航法データの極性が反転してもキャリア追尾を続けられるようにＣｏｓｔａｓＰＬＬによってキャリア位相を追尾することが行われる。図７に示すようにＣｏｓｔａｓＰＬＬの追尾点は２ヶ所あり、どちらの追尾点にも位相が引き込まれる可能性があり、実際、どちらの追尾点で位相が安定するかはその場合々々の偶然に任されている。図７の追尾点１を追尾した場合には航法データは正相で復調され、追尾点２を追尾した場合には逆相で復調される。逆相で復調された場合、航法データの情報ビットの0/1がすべて逆転するため、情報を正しく読みとるためには正相で復調しなければならない。しかしＣｏｓｔａｓＰＬＬでは、原理上どちらの追尾点を追尾しているか区別が付かないため、正相か逆相かの判断は、復調した航法データ内のプリアンブルと呼ばれる特定の0/1パターンを見つけて、そのパターンが正相で復調されているか逆相で復調されているかを検証することによって行っていた。プリアンブルの放送周期は６秒毎なので、追尾が安定し航法データの復調を開始してから正相/逆相が判定できるまで最大で６秒間かかっていた。本発明によれば、Ｌ２ＣＬにはＣｏｓｔａｓＰＬＬではなく純粋なＰＬＬを用いることができるので、図７の追尾点１に確実に位相を引き込むことができる。Ｌ２ＣＬで追尾点１を追尾すれば、Ｌ２ＣＬとＬ２ＣＭのキャリアは共通なので、Ｌ２ＣＭも自動的に追尾点１を追尾することになり、Ｌ２ＣＭに乗ぜられている航法データを正相で復調できる。よって、追尾が安定すると同時に正相/逆相が判定できるので、これまでのように最大で６秒間待つ必要がなくなり、航法データの取得開始を早めることができる。

ＧＰＳ信号を変調するＬ２Ｃコードの時系列構造を示す説明図である。受信信号のコードとＥａｒｌｙコードとＬａｔｅコードの位相関係を示す説明図である。ＥａｒｌｙコードとＬａｔｅコードと受信信号との相関値を示す説明図である。本発明によりコード追尾性を向上した一実施形態を示す全体構成図である。本発明によりキャリア追尾性を向上した一実施形態を示す全体構成図である。Ｉ相関値、Ｑ相関値、位相誤差の関係を示す説明図である。ＣｏｓｔａｓＰＬＬおよび純粋なＰＬＬの追尾点の関係を示す説明図である。Ｌ５Ｉ５およびＬ５Ｑ５コードの位相関係を示す説明図である。

符号の説明

１コード相関器、２コード相関器、３Ｌ２ＣＭコード発生器、４Ｅａｒｌｙ遅延部、５Ｌａｔｅ遅延部、６加算器、７同期加算部、８重み付加部、９コード相関器、１０コード相関器、１１Ｌ２ＣＬコード発生器、１２Ｅａｒｌｙ遅延部、１３Ｌａｔｅ遅延部、１４加算器、１５同期加算部、１６重み付加部、１７加算器、１８フィルタリング処理部、４１キャリア相関器、４２キャリア相関器、４３局部発振器、４４９０°遅延部、４５同期加算部、４６同期加算部、４７位相誤差弁別器、４８重み付加部、４９キャリア相関器、５０キャリア相関器、５１同期加算部、５２同期加算部、５３位相誤差弁別器、５４重み付加部、５５加算器、５６フィルタリング処理部。

Claims

同期した複数の変調コードにより変調された衛星航法信号を追尾するために、ＤＬＬ位相ロックループを用いて変調コードの位相を追尾する衛星航法装置において、
各変調コードに対して設けられ、各変調コード毎のＥａｒｌｙコード及びＬａｔｅコードと衛星航法ベースバンド信号との相関を取り、衛星航法ベースバンド信号に対するＥａｒｌｙコード及びＬａｔｅコードの各相関値の差をコード位相誤差として出力する複数のコード相関器と、
前記複数のコード相関器のコード位相誤差を加算して総合コード位相誤差として出力する加算器と、
複数の変調コードに共通であって前記総合コード位相誤差を小さくするコード周波数及びコード位相を求め、これに基づき各変調コードを発生して前記複数のコード相関器に供給する変調コード発生器と、
を含み、複数の変調コードの位相を共通に追尾することを特徴とする衛星航法装置。
同期した複数の変調コードにより変調された衛星航法信号を追尾するために、ＤＬＬ位相ロックループを用いて変調コードの位相を追尾するとともにキャリアの位相追尾を行う衛星航法装置において、
各変調コードに対して設けられ、局部発振器で発生されたキャリア信号と受信キャリア信号との相関を取り、両者の位相差をキャリア位相誤差として出力する複数の位相誤差弁別器と、
前記複数の位相誤差弁別器のキャリア位相誤差を加算して総合キャリア位相誤差として出力する加算器と、を含み、
前記局部発振器は、複数の変調コードに共通であって前記総合キャリア位相誤差を小さくするキャリア周波数及びキャリア位相を求め、これに基づき各変調コードに共通なキャリア信号を前記複数の位相誤差弁別器に供給する局部発振器から成り、
キャリアの位相を共通に追尾することを特徴とする衛星航法装置。
複数の変調コードそれぞれについての追従位相誤差の同期加算時間を異ならせることを特徴とする請求項１または２記載の衛星航法装置。
複数の変調コードそれぞれについての追従位相誤差にそれぞれ重みをかけることを特徴とする請求項１または２記載の衛星航法装置。
複数の変調コードそれぞれについての追従位相誤差にかけるそれぞれの重みを動的に変化させることを特徴とする請求項４記載の衛星航法装置。
複数の変調コードとして、第１のコードと第２のコードを含み、第１のコードはさらに第３のコードで多重に変調されていることを特徴とする請求項１または２記載の衛星航法装置。
第１のコードの追従位相誤差の同期加算時間を短く、第２のコードの追従位相誤差の同期加算時間を長くすることを特徴とする請求項６記載の衛星航法装置。
第１のコードの追従位相誤差の重みを軽く、第２のコードの追従位相誤差の重みを重くすることを特徴とする請求項６記載の衛星航法装置。
第２のコードの追尾位相に同期して第３のコードの復調を行うことを特徴とする請求項６記載の衛星航法装置。