JP2005321301A - Gps positioning system and gps positioning method - Google Patents

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JP2005321301A JP2004139643A JP2004139643A JP2005321301A JP 2005321301 A JP2005321301 A JP 2005321301A JP 2004139643 A JP2004139643 A JP 2004139643A JP 2004139643 A JP2004139643 A JP 2004139643A JP 2005321301 A JP2005321301 A JP 2005321301A
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Hiroyoshi Asami
廣愛 浅見
Atsushi Okamura
敦 岡村
Toshiyuki Hirai
俊之 平井
Motoi Yanagisawa
基 柳沢
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize high sensitivity of positioning by producing a navigation data series by itself without acquiring it from a outside, and by executing coherent integration to correspond to a conventional art. <P>SOLUTION: A reception means 3 amplifies a GPS signal received from an antenna 2, and further A/D-converts it by an A/D-converting means 4. A multiplication means 8 modulates a spectral dispersion code generated by a spectral dispersion code generating means 7 with all the combinations of code series generated by a code generating means 6. The A/D-converted GPS signal and a delayed signal are correlation-processed by a correlation-processing means 10 while the spectral dispersion code modulated by the multiplication means 8 is sequentially delayed with a prescribed time unit by a delay means 9. A delay time estimation means 11 selects the maximum delayed time in a result of the correlation-processing, as τ<SB>1</SB>. A positioning calculation means 12 calculates a distance between a GPS satellite and a GPS positioning device, based on the τ<SB>1</SB>, calculates similar calculation for a plurality of satellites, and calculates the present position based thereon. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、衛星からのGPS信号を受信して受信位置を正確に検出するGPS測位装置およびGPS測位方法に関するものである。   The present invention relates to a GPS positioning apparatus and a GPS positioning method that receive a GPS signal from a satellite and accurately detect a reception position.

従来のGPS測位装置およびGPS測位方法において、衛星からのGPS信号は、見晴らしの良い環境に受信アンテナを設置した本部サーバと、当該本部サーバと有線または無線の通信媒体を介して接続されたGPS端末によって受信される。本部サーバはGPS信号からGPS航法データを算出する。一方、GPS端末はGPS信号の受信電界が良好であれば自らGPS信号から航法データを抽出し、受信電界が良好でなければ本部サーバから必要な航法データを受け取る。そして、GPS端末はGPS信号系列(C/Aコード)を、任意の位置で航法データの長さで分断し、各分断したC/Aコードを同一ビット位置の値を累積加算し、この累積加算結果を自己が検出した航法データあるいは本部サーバから受け取った航法データに基づいて極性を合わせて加算することで積み上げる(以下、この演算操作をコヒーレント積分と呼ぶ)。さらに、GPS端末はこの加算結果とGPS端末自身が有する全衛星のC/Aコードとの間で相関計算を行い、相関値が最大になる点を加算開始位置として求め、C/Aコードを加算することにより疑似距離を算出する。この擬似距離と前記抽出した航法データとによって位置計算を行う。   In a conventional GPS positioning apparatus and GPS positioning method, a GPS signal from a satellite is a headquarter server in which a receiving antenna is installed in an environment with a good view, and a GPS terminal connected to the headquarter server via a wired or wireless communication medium Received by. The headquarter server calculates GPS navigation data from the GPS signal. On the other hand, the GPS terminal itself extracts navigation data from the GPS signal if the received electric field of the GPS signal is good, and receives necessary navigation data from the headquarter server if the received electric field is not good. Then, the GPS terminal divides the GPS signal series (C / A code) by the length of the navigation data at an arbitrary position, and cumulatively adds the value of the same bit position to each divided C / A code. The results are accumulated by matching the polarities based on the navigation data detected by itself or the navigation data received from the headquarters server (hereinafter, this calculation operation is called coherent integration). Further, the GPS terminal calculates the correlation between the addition result and the C / A code of all the satellites of the GPS terminal itself, obtains the point where the correlation value is maximum as the addition start position, and adds the C / A code. To calculate the pseudo distance. The position is calculated based on this pseudo distance and the extracted navigation data.

このように、従来の高感度GPS測位装置では、受信電界が弱い場合には外部から航法データを取得してコヒーレント積分を行う。これにより、弱いGPS受信波しか受信できない室内のような環境でも測位が可能になる。(例えば、特許文献1参照)
特開2001-349935号公報(第7頁左欄、図1)
Thus, in the conventional high-sensitivity GPS positioning device, when the received electric field is weak, the navigation data is acquired from the outside and the coherent integration is performed. As a result, positioning is possible even in an indoor environment where only weak GPS signals can be received. (For example, see Patent Document 1)
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-349935 (Page 7, left column, FIG. 1)

従来の高感度GPS測位装置では、高感度を実現するために、航法データを別途無線データリンク等を通じて外部のインフラ側から受信する必要がある。このため、無線データリンクが確実に受信できる範囲でしか高感度測位が実現できないという問題があった。   In the conventional high-sensitivity GPS positioning device, in order to achieve high sensitivity, it is necessary to receive navigation data from the external infrastructure side through a separate wireless data link or the like. For this reason, there has been a problem that high-sensitivity positioning can be realized only within a range in which the wireless data link can be reliably received.

また、このデータリンク、航法データ観測のためのインフラ構築、またはインフラサービス利用に、別途コストがかかるという問題も生じる。さらには、GPS測位装置に、無線データリンク受信機やアンテナを別途装着する必要があり、測位装置が大型かつ重くなって携帯に不便となる、装置コストが高くなる、消費電力増大による電池交換頻度が高まる等の問題があった。   In addition, there is a problem that additional cost is required for the data link, the infrastructure construction for navigation data observation, or the use of the infrastructure service. Furthermore, it is necessary to attach a wireless data link receiver and antenna separately to the GPS positioning device, which makes the positioning device large and heavy, making it inconvenient to carry, increasing device cost, and battery replacement frequency due to increased power consumption There was a problem such as increased.

この発明に係るGPS測位装置は、
衛星からのGPS信号を受信して増幅および復調を行う受信手段と、
この受信手段によって復調された信号をA/D変換するA/D変換手段と、
符号系列の全ての組み合わせを生成するコード生成手段と、
前記衛星に対応するスペクトル拡散コードを発生するスペクトル拡散コード発生手段と、
前記符号系列によって前記第1のスペクトル拡散コードを変調する乗算手段と、
この乗算手段により変調されたスペクトル拡散コードを時間長0から前記符号系列の1ビットに相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延手段と、
この遅延手段によって生成された遅延信号と前記A/D変換手段によってA/D変換された信号との相関処理を行う相関処理手段と、
前記相関処理の結果の中で最大の相関値に対応する遅延時間を出力する遅延時間推定手段と、
この遅延時間推定手段から出力された遅延時間に基づいて対応する衛星と自分との距離を算出し、この距離に基づき自分の現在の位置を算出する測位計算手段と、
を備えたものである。
The GPS positioning device according to the present invention is
Receiving means for receiving and amplifying and demodulating GPS signals from satellites;
A / D conversion means for A / D converting the signal demodulated by the receiving means;
Code generation means for generating all combinations of code sequences;
Spread spectrum code generating means for generating a spread spectrum code corresponding to the satellite;
Multiplying means for modulating the first spread spectrum code with the code sequence;
Delay means for sequentially delaying the spread spectrum code modulated by the multiplication means from a time length of 0 to a time length corresponding to 1 bit of the code sequence in a predetermined time unit;
Correlation processing means for performing correlation processing between the delayed signal generated by the delay means and the signal A / D converted by the A / D conversion means;
A delay time estimating means for outputting a delay time corresponding to a maximum correlation value among the results of the correlation processing;
A positioning calculation means for calculating the distance between the corresponding satellite and itself based on the delay time output from the delay time estimation means, and calculating the current position based on this distance;
It is equipped with.

この発明によれば、GPS測位装置およびGPS測位方法に航法データ系列の全ての組合せを自動生成する手段と、従来法に準じるようなコヒーレント積分を実行する手段を設けたので、GPS信号の受信感度が弱い室内であっても、外部から航法データを取得することなく、高感度にGPS測位を実現することができる。また、外部から航法データを取得するためのアンテナ、受信装置等を必要としないため、装置の軽量化や製品のコストダウンを図ることが可能になるという効果がある。   According to the present invention, the GPS positioning device and the GPS positioning method are provided with means for automatically generating all combinations of the navigation data series and means for executing coherent integration according to the conventional method. GPS positioning can be realized with high sensitivity without acquiring navigation data from the outside, even in a room with low sensitivity. In addition, since an antenna and a receiving device for acquiring navigation data from the outside are not required, there is an effect that it is possible to reduce the weight of the device and the cost of the product.

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるGPS測位装置の構成を説明するブロック図である。図1において、GPS測位装置1はGPS衛星を利用した測位を行う。GPSアンテナ2はGPS衛星からのGPS信号を受信し、受信手段3はこのGPSアンテナ2で受信したGPS信号の増幅等を行う。A/D変換手段4は受信手段3からのアナログデータをデジタルデータに変換し、データ記憶手段5はA/D変換されたデータを記録する。コード生成手段6は符号系列の全ての組合せパターンを生成する。スペクトル拡散コード発生手段7は各衛星毎のスペクトル拡散コードを生成する。乗算手段8はコード生成手段6が生成した符号系列とスペクトル拡散コード発生手段7が生成したスペクトル拡散コードを乗算する。遅延手段9は乗算手段8により処理されたスペクトル拡散コードを遅延時間τだけ遅延させる。相関処理手段10はデータ記憶手段5に保持されているGPS受信信号と遅延手段9で処理されたスペクトル拡散コードとの相関処理をおこなう。遅延時間推定手段11は相関処理手段10から送られてきた相関処理の結果と遅延時間τを保持し相関処理の結果が最大となる遅延時間τmaxを算出する。測位計算手段12は遅延時間推定手段11から送られてきたτmaxから衛星との距離を計算し、この距離を基に現在の位置を計算する。表示手段13は測位計算手段12によって計算された現在の位置から現在地を表示する。
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a GPS positioning device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a GPS positioning apparatus 1 performs positioning using a GPS satellite. The GPS antenna 2 receives a GPS signal from a GPS satellite, and the receiving means 3 amplifies the GPS signal received by the GPS antenna 2. The A / D conversion means 4 converts the analog data from the reception means 3 into digital data, and the data storage means 5 records the A / D converted data. The code generation means 6 generates all combination patterns of code sequences. The spread spectrum code generating means 7 generates a spread spectrum code for each satellite. The multiplication means 8 multiplies the code sequence generated by the code generation means 6 and the spread spectrum code generated by the spread spectrum code generation means 7. The delay means 9 delays the spread spectrum code processed by the multiplication means 8 by a delay time τ. The correlation processing means 10 performs a correlation process between the GPS reception signal held in the data storage means 5 and the spread spectrum code processed by the delay means 9. The delay time estimating means 11 holds the result of the correlation processing sent from the correlation processing means 10 and the delay time τ, and calculates the delay time τmax that maximizes the result of the correlation processing. The positioning calculation means 12 calculates the distance from the satellite from τmax sent from the delay time estimation means 11, and calculates the current position based on this distance. The display means 13 displays the current location from the current position calculated by the positioning calculation means 12.

なお、図1には記載されていないが、このGPS測位装置1を全体的に制御する制御手段があり、データ記憶手段5、コード生成手段6、スペクトル拡散コード発生手段7、乗算手段8、遅延手段9、相関処理手段10、遅延時間推定手段11、測位計算手段12、表示手段13とシステムバス等を介して接続されており、これらの各手段を制御する。この制御手段の一例として、ROMやEEPROM等に格納した制御用プログラムにより計算機のCPUやDSPを動作させるようにしてもよい。ただし、以下においては説明を簡潔にするために、データ記憶手段5、コード生成手段6等が自らデータ処理を実行するものとする。   Although not shown in FIG. 1, there is a control means for controlling the GPS positioning apparatus 1 as a whole. The data storage means 5, the code generation means 6, the spread spectrum code generation means 7, the multiplication means 8, the delay It is connected to the means 9, the correlation processing means 10, the delay time estimation means 11, the positioning calculation means 12, and the display means 13 through a system bus or the like, and controls each of these means. As an example of this control means, the CPU or DSP of the computer may be operated by a control program stored in a ROM, EEPROM, or the like. However, in the following, in order to simplify the description, it is assumed that the data storage means 5, the code generation means 6 and the like execute data processing themselves.

また、上述の表示手段13は、例えば液晶パネル等であるが、外部の記憶装置や他の信号処理装置、演算装置等への出力であってもよい。   The display means 13 is, for example, a liquid crystal panel, but may be an output to an external storage device, another signal processing device, an arithmetic device, or the like.

次に、全体の動作について説明する。
図2は、上記GPS測位装置の図示しない制御手段によって実行される処理プログラムを示す概略のフローチャートである。このプログラムは制御手段のROM等のメモリにあらかじめ記憶されていてもよいが、プログラム自体を装置とは独立に存在するものとし、フロッピー(登録商標)ディスクやCD等の外部記憶媒体、又はインターネット等の通信回線を介して、書き込み可能なメモリにインストールするようにしてもよい。この場合には、GPS測位装置のプログラムの発明として成立する。
Next, the overall operation will be described.
FIG. 2 is a schematic flowchart showing a processing program executed by control means (not shown) of the GPS positioning device. This program may be stored in advance in a memory such as a ROM of the control means, but the program itself exists independently of the device, and is an external storage medium such as a floppy (registered trademark) disk or CD, or the Internet. It may be installed in a writable memory via the communication line. In this case, the invention of the program of the GPS positioning device is established.

GPS測位装置1では、まず、GPSアンテナ2でGPS信号を受信し、受信手段3で増幅や周波数の変換等の処理を行った後、A/D変換手段4でA/D変換を行ってデジタルデータに変換する(ステップST1)。A/D変換されたデータはデータ記憶手段5に記録される(ステップST2)。   In the GPS positioning device 1, first, a GPS signal is received by the GPS antenna 2, and processing such as amplification and frequency conversion is performed by the receiving unit 3, and then A / D conversion is performed by the A / D conversion unit 4 to perform digital processing. Convert to data (step ST1). The A / D converted data is recorded in the data storage means 5 (step ST2).

予め規定された長さのデータがデータ記憶手段5に記録されると、コード生成手段6は予め規定された長さの符号系列を生成し乗算手段8に送る(ステップST3)。乗算手段8は、スペクトル拡散コード発生手段7から衛星ごとのスペクトル拡散コードを取得し、コード生成手段6から送られてきた符号系列によって変調し、変調されたスペクトル拡散コードを遅延手段9に送る(ステップST4)。   When data of a predetermined length is recorded in the data storage means 5, the code generation means 6 generates a code sequence of a predetermined length and sends it to the multiplication means 8 (step ST3). The multiplying unit 8 acquires the spread spectrum code for each satellite from the spread spectrum code generating unit 7, modulates it with the code sequence sent from the code generating unit 6, and sends the modulated spread spectrum code to the delay unit 9 ( Step ST4).

遅延手段9は、乗算手段8によって変調されたスペクトル拡散コードを、時間τだけ遅延させて相関処理手段10に送る(ステップST5)。相関処理手段10は、データ記憶手段5からGPS受信信号を読み出し、遅延手段9から送られてきた時間τだけ遅延されたスペクトル拡散コードとの相関処理を行い、演算結果を遅延時間推定手段11に送る。遅延時間推定手段11は、送られてきた相関処理の結果と対応する遅延時間τを内部に保持する(ステップST6)。   The delay means 9 delays the spread spectrum code modulated by the multiplication means 8 by the time τ and sends it to the correlation processing means 10 (step ST5). The correlation processing means 10 reads the GPS received signal from the data storage means 5, performs correlation processing with the spread spectrum code delayed by the time τ sent from the delay means 9, and sends the calculation result to the delay time estimation means 11. send. The delay time estimation means 11 internally retains the delay time τ corresponding to the sent correlation processing result (step ST6).

遅延手段9は、変調されたスペクトル拡散コードを時間長0から符号系列の1ビットに相当する最大時間長さの遅延信号に関しての相関演算が処理されるまで、時間τずつ遅延されたスペクトル拡散コードを順次生成する(ステップST7)。また、コード生成手段6は、符号系列の全ての組み合わせに関しての相関演算が処理されるまで、符号系列を順次生成する(ステップST8)。これらの全ての組み合わせに関して、相関処理手段10は相関演算処理をおこなう。   The delay means 9 spreads the modulated spread spectrum code delayed by time τ until the correlation calculation is performed on the delayed signal having the maximum time length corresponding to 1 bit of the code sequence from the time length 0. Are sequentially generated (step ST7). Further, the code generation means 6 sequentially generates code sequences until the correlation calculation for all combinations of code sequences is processed (step ST8). For all these combinations, the correlation processing means 10 performs correlation calculation processing.

遅延時間推定手段11は、算出された全ての相関処理結果の中から、最大の値を選び、その値に対応する遅延時間τをτmaxとして測位計算手段12に送る(ステップST9)。測位計算手段12は、τmaxから対応するGPS衛星とGPS測位装置の距離を算出する。上記と同様の処理を繰返し行うことにより、複数のGPS衛星からGPS測位装置までの距離を求める。これらの距離情報から、GPS測位装置の現在位置を算出する(ステップST10)。   The delay time estimation means 11 selects the maximum value from all the calculated correlation processing results, and sends the delay time τ corresponding to that value to the positioning calculation means 12 as τmax (step ST9). The positioning calculation means 12 calculates the distance between the corresponding GPS satellite and the GPS positioning device from τmax. By repeatedly performing the same processing as described above, the distances from a plurality of GPS satellites to the GPS positioning device are obtained. From these distance information, the current position of the GPS positioning device is calculated (step ST10).

測位計算手段12で算出された現在位置を表示手段13に出力し、現在位置を表示する(ステップST11)。
GPS測位装置は、以上の動作によりGPS衛星を利用した位置測定を行う。
The current position calculated by the positioning calculation means 12 is output to the display means 13, and the current position is displayed (step ST11).
The GPS positioning device performs position measurement using a GPS satellite by the above operation.

次に、コード生成手段6、スペクトル拡散コード発生手段7、乗算手段8、遅延手段9、相関処理手段10、遅延時間推定手段11の動作について説明する。
図3は、GPS信号のフォーマットを表したものである。
GPS信号は、図3のように、任意の情報ビットBi(i=1,2,3……,n)に対して内部が1023チップのスペクトル拡散変調された周期1ミリ秒のコード(以下、スペクトル拡散コードと呼ぶ)が20個(C(i,1)〜C(i,20))単位で、情報変調1bit分のBiを形成している。従って、スペクトル拡散コード(C(i,1)〜C(i,20))は全て1または全て0のいずれかである。また、図3のBi、C(i,1)〜C(i,20)の1または0の記号はそれぞれπまたは0位相変調されていることを意味する。B1〜Bnのビット列にGPS衛星位置等の航法メッセージが書き込まれている。また、1ミリ秒=1周期のスペクトル拡散コードの中は1023チップのデータがあり、1チップは”1”もしくは”0”の信号である。実際のGPS信号の処理では、1023チップのデータを取得する際に標本化の定理により倍以上のサンプリング周波数でデータの標本化を行う。以下では、単純化のためチップ単位を基準に説明を行うことし、1チップ=1bit(”0” or ”1”)として扱うものとする。
Next, operations of the code generation unit 6, the spread spectrum code generation unit 7, the multiplication unit 8, the delay unit 9, the correlation processing unit 10, and the delay time estimation unit 11 will be described.
FIG. 3 shows a GPS signal format.
As shown in FIG. 3, the GPS signal is a code with a period of 1 millisecond, which is spread spectrum modulated with 1023 chips for an arbitrary information bit Bi (i = 1, 2, 3,..., N). Bi of information modulation 1 bit is formed in units of 20 (referred to as spread spectrum codes) (C (i, 1) to C (i, 20)). Accordingly, the spread spectrum codes (C (i, 1) to C (i, 20)) are either all 1s or all 0s. Also, the symbols 1 and 0 of Bi, C (i, 1) to C (i, 20) in FIG. 3 mean that they are π or 0 phase modulated, respectively. Navigation messages such as GPS satellite positions are written in the bit strings B1 to Bn. Further, in the spread spectrum code of 1 millisecond = 1 period, there is 1023 chip data, and one chip is a signal of “1” or “0”. In actual GPS signal processing, data is sampled at a sampling frequency more than doubled according to the sampling theorem when data of 1023 chips is acquired. In the following, for simplification, description will be made on the basis of a chip unit, and it is assumed that 1 chip = 1 bit (“0” or “1”).

ここでは、80ミリ秒(スペクトル拡散コード80個分)のデータサイズのコヒーレント積分を行う場合について説明する。図4はこれを示したものである。データ記憶手段5は、GPS信号を保存する。このとき、処理するデータサイズより1ミリ秒だけ長い、81ミリ秒のGPS信号が記録された時点で、相関演算の処理が開始される。ここで、81ミリ秒にしているのは、後述のように、あらゆる遅れを想定しても81ミリ秒以内に収まるから81ミリ秒だけを   Here, a case where coherent integration with a data size of 80 milliseconds (for 80 spread spectrum codes) is performed will be described. FIG. 4 shows this. The data storage means 5 stores a GPS signal. At this time, the correlation calculation process is started when an 81-millisecond GPS signal, which is longer by 1 msec than the data size to be processed, is recorded. Here, 81 milliseconds is used, as will be described later, even if any delay is assumed, it will be within 81 milliseconds.

コード生成手段6は、図4のC1〜C80のような80bitの符号系列を生成する。この時、すべてのビットが”0”の”000・・・00”という80bitのコードから、最初のビットのみ”0”で他はすべて”1”の”011・・・11”という80bitのコードまでのあらゆるコードを生成する。また、コード生成手段6は、”100・・・00”から”111・・・11”のコードは生成しない。これは、これらのコードから得られるコヒーレント積分の結果が、これらのコードのビット反転したコードで行うコヒーレント積分の結果と極性が逆なだけで全く等価であるため、相関処理では不要となるからである。これにより、処理する演算を半分にすることができる。   The code generation means 6 generates an 80-bit code sequence such as C1 to C80 in FIG. At this time, from the 80-bit code “000 ... 00” where all bits are “0”, the first bit is “0” and all others are “1” “011 ... 11” 80-bit codes Generate any code up to. Further, the code generation means 6 does not generate codes from “100... 00” to “111... 11”. This is because the result of coherent integration obtained from these codes is completely equivalent to the result of coherent integration performed by bit-inverted codes of these codes, with the opposite polarity, so it is not necessary for correlation processing. is there. Thereby, the operation to process can be halved.

次に、乗算手段8は、スペクトル拡散コード発生手段7から、1ミリ秒の長さのスペクトル拡散コードを取り出し、コード生成手段6で生成した符号系列C1〜C80で位相変調をおこなう。Cnの値が1の場合はπ位相変調をおこない、0の場合は0位相変調を行う。このようにして、80ミリ秒の長さのスペクトル拡散コードを作成する。   Next, the multiplication means 8 takes out the spread spectrum code having a length of 1 millisecond from the spread spectrum code generation means 7 and performs phase modulation with the code sequences C1 to C80 generated by the code generation means 6. When the value of Cn is 1, π phase modulation is performed, and when it is 0, 0 phase modulation is performed. In this way, a spread spectrum code having a length of 80 milliseconds is created.

次に、遅延手段9は、乗算手段8が作成したスペクトル拡散コードを遅延時間τだけシフトする。ここでは、単純に遅延時間τは1チップ単位(=1/1023ミリ秒)の長さとして、0秒から1022/1023ミリ秒までの値とする。このとき、遅延手段9は、1チップずつ1022回シフトを行うものとする。   Next, the delay means 9 shifts the spread spectrum code created by the multiplication means 8 by the delay time τ. Here, the delay time τ is simply a length of one chip (= 1/1023 milliseconds), and is a value from 0 seconds to 1022/1023 milliseconds. At this time, the delay means 9 shifts 1022 times for each chip.

相関処理手段10は、データ記憶手段5に記録されている81ミリ秒の長さのGPS受信データをとりだす。次に、遅延手段9から逐次送られてくる80ミリ秒のスペクトル拡散コードと、このスペクトル拡散コードと対応するGPS受信信号の領域との相関処理を行う。遅延時間推定手段11は、相関処理手段10の結果とそれに対応する遅延時間τを記録する。   The correlation processing means 10 takes out 81 ms-long GPS reception data recorded in the data storage means 5. Next, a correlation process between the 80-millisecond spread spectrum code sequentially sent from the delay means 9 and the GPS reception signal region corresponding to this spread-spectrum code is performed. The delay time estimation means 11 records the result of the correlation processing means 10 and the corresponding delay time τ.

相関処理手段10は、符号系列の全ての組合せ、0〜1022/1023ミリ秒の遅延時間τ、これらの全ての組み合わせに対して、相関処理を行う。遅延時間推定手段11は、これらの中で相関が最大となるτをτmaxとして測位計算手段12に送る。   Correlation processing means 10 performs correlation processing for all combinations of code sequences, delay time τ of 0 to 1022/1023 milliseconds, and all combinations thereof. The delay time estimation means 11 sends to the positioning calculation means 12 τ, which has the maximum correlation among them, as τmax.

以上のように、この実施の形態1によれば、コード生成手段6によって、すべての組み合わせの符号系列から作られるスペクトル拡散コードに対して相関演算処理を行うことによりGPS信号の相関処理の最大値を算出することができるため、GPS信号の受信感度が弱い室内等であっても、外部から航法データを取得せずに、GPSによる測位が行えるという効果が得られる。
また、外部から航法データを取得するためのアンテナ、受信装置等を必要としないため、装置の軽量化や製品のコストダウンを図ることが可能になるという効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, the code generation means 6 performs the correlation calculation processing on the spread spectrum codes generated from the code sequences of all combinations, thereby increasing the maximum value of the GPS signal correlation processing. Therefore, even in a room where the GPS signal reception sensitivity is low, the GPS positioning can be performed without acquiring navigation data from the outside.
Further, since an antenna, a receiving device, and the like for acquiring navigation data from the outside are not required, it is possible to reduce the weight of the device and reduce the cost of the product.

なお、本実施の形態では、80ミリ秒の長さのGPS受信信号に対して相関処理を行っているが、これよりも高い受信感度が必要とされる装置では、これ以上の長さの信号に対して相関処理を行ってもよい。逆に、本例の場合よりも低い受信感度で十分な装置では、少ない長さの信号で相関演算処理を行うようにしても良い。   In the present embodiment, correlation processing is performed on a GPS reception signal having a length of 80 milliseconds. However, in an apparatus that requires higher reception sensitivity, a signal having a length longer than that is used. Correlation processing may be performed on. On the other hand, in an apparatus with a sufficient reception sensitivity lower than in the case of this example, the correlation calculation process may be performed with a signal having a small length.

実施の形態2.
上述の実施の形態1では、符号系列の全ての組み合わせに対して相関演算処理を行っていた。しかし、例えば23 dBの高感度化を図る際には200回のコヒーレント積分を要する。上述の実施の形態1の様に、符号系列のパターンを総当りで生成すると、そのパターンの総数は2の199乗個にも達する。この全パターンについて相関処理を行うことは、演算負荷の点から現実的ではない。そこで、符号系列のパターン生成を簡略化して演算負荷を減らすという方法が考えられる。
Embodiment 2.
In Embodiment 1 described above, correlation calculation processing is performed for all combinations of code sequences. However, 200 times of coherent integration is required to achieve a high sensitivity of 23 dB, for example. As in the first embodiment described above, when a code sequence pattern is generated brute-force, the total number of patterns reaches 2 to the 199th power. It is not realistic to perform correlation processing for all the patterns from the viewpoint of calculation load. Therefore, a method of simplifying the pattern generation of the code sequence and reducing the calculation load can be considered.

図5は、この発明の実施の形態2におけるGPS測位装置の構成を示すブロック図である。図5において、14は航法データの全ての組み合わせを生成する航法データ生成手段、15は航法データ生成手段14が生成した航法データの一部を切り捨てることで符号系列を作成するコード境界データ生成手段である。それ以外の手段については、実施の形態1と同じである。   FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the GPS positioning device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, 14 is navigation data generating means for generating all combinations of navigation data, and 15 is code boundary data generating means for creating a code sequence by truncating a part of the navigation data generated by the navigation data generating means 14. is there. Other means are the same as those in the first embodiment.

次に、全体の動作について説明する。
図6は、上記GPS測位装置の図示しない制御手段によって実行される処理プログラムを示す概略のフローチャートである。ステップST1とステップST2までの処理は、実施の形態1の動作と同じである。
Next, the overall operation will be described.
FIG. 6 is a schematic flowchart showing a processing program executed by control means (not shown) of the GPS positioning device. The processing up to step ST1 and step ST2 is the same as the operation in the first embodiment.

次に、予め規定された長さのA/D変換されたデータがデータ記憶手段5に記録されると、航法データ生成手段14は予め規定された長さの航法データを生成しコード境界データ生成手段15に送る(ステップST21)。コード境界データ生成手段15は航法データ生成手段14から送られてきた航法データの各ビットをA/D変換されたデータの形式に合うように、それぞれ規定数だけ延長した上で、この航法データの先頭ビットの延長データを順次切り捨てて符号系列を生成する(ステップST22)。その後の、ステップST4からステップST8までの処理は、実施の形態1の動作と同じである。   Next, when A / D converted data having a predetermined length is recorded in the data storage means 5, the navigation data generating means 14 generates navigation data having a predetermined length to generate code boundary data. The data is sent to the means 15 (step ST21). The code boundary data generation means 15 extends each bit of the navigation data sent from the navigation data generation means 14 by a prescribed number so as to match the format of the A / D converted data, The extension data of the first bit is sequentially truncated to generate a code sequence (step ST22). The subsequent processing from step ST4 to step ST8 is the same as the operation of the first embodiment.

ステップST8までの処理が行われた後、航法データ生成手段14は、航法データの全ての組み合わせに関しての相関演算が処理されるまで、航法データを順次生成する(ステップST23)。これらの全ての組み合わせに関して、相関処理手段10は相関演算処理をおこなう。その後の、ステップST9からステップST11までの処理は、実施の形態1の動作と同じである。
実施の形態2のGPS測位装置は、以上の動作によりGPS衛星を利用した位置測定を行う。
After the processing up to step ST8 is performed, the navigation data generating means 14 sequentially generates navigation data until correlation calculation is processed for all combinations of navigation data (step ST23). For all these combinations, the correlation processing means 10 performs a correlation calculation process. The subsequent processing from step ST9 to step ST11 is the same as the operation of the first embodiment.
The GPS positioning device of the second embodiment performs position measurement using a GPS satellite by the above operation.

次に、航法データ生成手段14、コード境界データ生成手段15の動作について説明する。
ここでは、実施の形態1の場合と同様に、80ミリ秒(スペクトル拡散コード80個分)のデータサイズのコヒーレント積分を行う場合について説明する。図7はこれを示したものである。データ記憶手段5は、GPS信号を保存する。このとき、処理するデータサイズより1ミリ秒だけ長い、81ミリ秒のGPS信号が記録された時点で、相関演算の処理が開始される。
Next, operations of the navigation data generation unit 14 and the code boundary data generation unit 15 will be described.
Here, as in the case of the first embodiment, a case will be described in which coherent integration is performed with a data size of 80 milliseconds (for 80 spread spectrum codes). FIG. 7 shows this. The data storage means 5 stores a GPS signal. At this time, the correlation calculation process is started when an 81-millisecond GPS signal, which is longer by 1 msec than the data size to be processed, is recorded.

航法データ生成手段14は、処理する航法データのサイズより1ビットだけ多い航法データを生成する。図7の例では、処理する航法データのサイズを4ビットとすると、B1〜B5のような5bitの航法データを生成する。この時、すべてのビットが”0”の”00000”という5bitのコードから、最初のビットのみ”0”で他はすべて”1”の”01111”というコードまでの全てのコードを生成する。また、航法データ生成手段14は、”10000”から”11111”のコードは生成しない。   The navigation data generation means 14 generates navigation data that is one bit larger than the size of the navigation data to be processed. In the example of FIG. 7, if the size of the navigation data to be processed is 4 bits, 5 bits of navigation data such as B1 to B5 are generated. At this time, all codes from a 5-bit code “00000” in which all bits are “0” to a code “01111” in which only the first bit is “0” and all others are “1” are generated. The navigation data generation means 14 does not generate codes from “10000” to “11111”.

コード境界データ生成手段15は、航法データ生成手段14が生成した航法データを受け取り、図7のようにA/D変換されたデータの形式に合うようにB1からB5までのbitが各々20個連続したデータを作成する。次に、コード境界データ生成手段15は、作成したデータをコード境界Dの値の数だけ切り捨て、符号系列C1からC80までのデータを生成する。各航法データに対して、DはLの倍数の値をとる。ここでは、L=4とし、Dは0、4、8、12、16の4の倍数の値をとるものとする。図7の例はDが16の場合を示している。このようにして、航法データ生成手段14とコード境界データ生成手段15は、航法データの全ての組合せとコード境界Dの取りうる全ての値に対して符号系列を作成し、相関処理を行う。   The code boundary data generation means 15 receives the navigation data generated by the navigation data generation means 14, and 20 bits from B1 to B5 are consecutively arranged so as to match the format of the A / D converted data as shown in FIG. Create the data. Next, the code boundary data generation unit 15 rounds down the generated data by the number of values of the code boundary D, and generates data of code sequences C1 to C80. For each navigation data, D is a multiple of L. Here, it is assumed that L = 4 and D takes a value that is a multiple of 4 of 0, 4, 8, 12, and 16. The example of FIG. 7 shows a case where D is 16. In this way, the navigation data generation unit 14 and the code boundary data generation unit 15 create code sequences for all possible combinations of the navigation data and all the values of the code boundary D, and perform correlation processing.

測位装置にとって航法データの極性が変化する符号系列がどこになるかは不明である。上述のコード境界データ生成手段15での処理の場合、例えば4単位で符号系列の切り捨てを行った場合には、最悪符号系列2個分ずれた箇所(この場合は、図7のC2とC3の間)に航法データの変化点が来る場合がある。これを示したのが図7の下部の受信信号のビットパターンである。この場合、符号系列のビットの不整合は高々2ビット分で不整合の期待値としては1ビット分である。   It is unclear to the positioning device where the code sequence whose navigation data polarity changes will be. In the case of the processing by the code boundary data generation means 15 described above, for example, when the code sequence is truncated by 4 units, the location shifted by two worst code sequences (in this case, C2 and C3 in FIG. 7). There may be a point of change in navigation data. This is shown in the bit pattern of the received signal at the bottom of FIG. In this case, the mismatch of the bits of the code sequence is at most 2 bits, and the expected value of the mismatch is 1 bit.

さらには、受信データの隣接の航法データビットと変わらなければこのような損失が生じない。すなわち、Bn-1とBnの航法データのビットの組み合わせは、
[Bn-1, Bn] = [0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]
の4通りあるが、その中の[0,0]と[1,1]の場合は、連続ビットの切れ目を誤っても損失が生じない。隣接の航法データのビットと情報が変わる確率は1/2であるから、不整合の期待値は1ビットのさらに半分の0.5ビットになる。
Furthermore, this loss does not occur unless the navigation data bits are adjacent to the received data. That is, the combination of Bn-1 and Bn navigation data bits is
[Bn-1, Bn] = [0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]
However, in the case of [0,0] and [1,1], there is no loss even if the continuous bit breaks. Since the probability of changing the information and bits of adjacent navigation data is 1/2, the expected value of mismatch is 0.5 bits, which is half of 1 bit.

すなわち、連続ビットの切り捨て数を4ビット毎に設定しても、20ビットの内19.5ビット分はコヒーレント積分として加算されると期待することができる。故にコヒーレント積分の損失は、0.5/20で済む。一方、符号系列Cnのビットパターンの総数は、ビットパターンの切れ目を4ビット毎に設定するので、演算負荷は連続ビットの切れ目を20通りに分ける場合の4分の1に低減される。   That is, even if the number of truncation of consecutive bits is set every 4 bits, 19.5 bits out of 20 bits can be expected to be added as coherent integration. Therefore, the loss of coherent integration is 0.5 / 20. On the other hand, since the total number of bit patterns of the code sequence Cn is set for every 4 bits of bit pattern breaks, the computation load is reduced to one-fourth that when 20 consecutive bit breaks are divided.

以上のように、この実施の形態2によれば、実施の形態1の効果に加え、航法データ生成手段14で航法データのビットパターンを総当りで生成し、1航法データビットを形成する20コード分の上記ビットパターンの切り捨て数をLビット毎に設定して、符号系列のビットパターンを生成する。これにより、コヒーレント積分の損失はわずかであるにもかかわらず、演算負荷をL分の1に削減できるという効果が得られる。これにより、コヒーレント積分演算手段のハードウェア規模を抑えることができるため、省電力化、装置の軽量化などが可能になるという効果が得られる。また、GPS信号の受信から測位までの時間を短縮できるという効果が得られる。   As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the navigation data generating means 14 generates a navigation data bit pattern in a brute force and forms 20 navigation data bits. The bit pattern truncation number of minutes is set for each L bit to generate a code sequence bit pattern. As a result, the calculation load can be reduced to 1 / L, even though the loss of coherent integration is small. As a result, the hardware scale of the coherent integration calculation means can be reduced, so that it is possible to save power and reduce the weight of the apparatus. In addition, it is possible to shorten the time from receiving the GPS signal to positioning.

実施の形態3.
上述の実施の形態1では、符号系列の全ての組み合わせと遅延時間τずつ順次生成された遅延時間の全ての組合せ(以下、これを遅延時間τのとりうる全ての値と呼ぶこともある)に関して、総当りで相関処理を行っていた。しかし、遅延時間τが同一の場合の相関処理では、初回にスペクトル拡散コード単位(1ミリ秒)で相関処理を行いこの相関処理の結果を記憶手段に保存しておけば、2回目以降の相関処理で記憶手段に保存されている相関処理結果を利用することにより単純に極性を変えるだけで他の符号系列のパターンを生成できるので、このパターンとの相関処理を行うことで簡単に相関処理が行える。これにより、相関処理の負荷を軽減するという方法が考えられる。
Embodiment 3.
In Embodiment 1 described above, all combinations of code sequences and all combinations of delay times sequentially generated for each delay time τ (hereinafter, this may also be referred to as all possible values of delay time τ). Correlation processing was performed with round robin. However, in the correlation process when the delay time τ is the same, if the correlation process is performed in the first spread spectrum code unit (1 millisecond) and the result of this correlation process is stored in the storage means, the correlation after the second time is performed. By using the correlation processing result stored in the storage means in the process, it is possible to generate other code sequence patterns simply by changing the polarity, so correlation processing with this pattern makes it easy to perform correlation processing. Yes. As a result, a method of reducing the load of correlation processing can be considered.

図8は、この発明の実施の形態3におけるGPS測位装置の構成を示すブロック図である。図8において、16は相関処理手段10が算出した、スペクトル拡散コード単位(1ミリ秒)での相関処理の結果を保存するコード単位相関処理結果記憶手段である。それ以外の手段については、実施の形態1と同じである。   FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the GPS positioning device according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 16 denotes code unit correlation processing result storage means for storing the result of correlation processing in spread spectrum code units (1 millisecond) calculated by the correlation processing means 10. Other means are the same as those in the first embodiment.

次に、全体の動作について説明する。
図9は、上記GPS測位装置の図示しない制御手段によって実行される処理プログラムを示す概略のフローチャートである。ステップST1からステップST5までの処理は、実施の形態1の動作と同じである。
Next, the overall operation will be described.
FIG. 9 is a schematic flowchart showing a processing program executed by control means (not shown) of the GPS positioning device. The processing from step ST1 to step ST5 is the same as the operation in the first embodiment.

次に、相関処理手段10は、遅延時間τに関する相関処理が初めて行われるか否かを判定する(ステップST31)。遅延時間τに関する相関処理が初めて行われる場合、相関処理手段10は、各スペクトル拡散コードごと(1ミリ秒単位)に相関処理を行い、各スペクトル拡散コード単位での相関処理の結果をスペクトル拡散コード単位相関処理結果記憶手段16に記憶する(ステップST32)。遅延時間τに関する相関処理が初めてではない場合、相関処理手段10は、遅延時間τに関する各コード単位での相関処理の結果をスペクトル拡散コード単位相関処理結果記憶手段16から読み出す(ステップST33)。相関処理手段10は、これらの値を利用して相関処理を行い、演算結果を遅延時間推定手段11に送る。遅延時間推定手段11は、送られてきた相関処理の結果と対応する遅延時間τを内部に保持する(ステップST34)。   Next, the correlation processing means 10 determines whether or not correlation processing relating to the delay time τ is performed for the first time (step ST31). When the correlation processing related to the delay time τ is performed for the first time, the correlation processing means 10 performs the correlation processing for each spread spectrum code (in units of 1 millisecond), and the correlation processing result for each spread spectrum code unit is displayed as the spread spectrum code. Stored in the unit correlation processing result storage means 16 (step ST32). When the correlation processing related to the delay time τ is not the first time, the correlation processing means 10 reads the result of the correlation processing for each code unit related to the delay time τ from the spread spectrum code unit correlation processing result storage means 16 (step ST33). The correlation processing means 10 performs correlation processing using these values and sends the calculation result to the delay time estimation means 11. The delay time estimation means 11 internally retains the delay time τ corresponding to the sent correlation processing result (step ST34).

その後の、ステップST7からステップST11までの処理は、実施の形態1の動作と同じである。
実施の形態3のGPS測位装置は、以上の動作によりGPS衛星を利用した位置測定を行う。
The subsequent processing from step ST7 to step ST11 is the same as the operation in the first embodiment.
The GPS positioning apparatus of the third embodiment performs position measurement using a GPS satellite by the above operation.

次に、相関処理手段10、コード単位相関処理結果記憶手段16の動作について説明する。
ここでは、実施の形態1の場合と同様に、80ミリ秒(スペクトル拡散コード80個分)のデータサイズのコヒーレント積分を行う場合について説明する。図10はこれを示したものである。まず、“0000・・・00”という80bitの符号系列と遅延時間τだけ遅延されたスペクトル拡散コードが相関処理手段10に送られてくる。相関処理手段10は、各スペクトル拡散コード単位(1ミリ秒単位)でスペクトル拡散コードとGPS受信信号との相関処理を行う。得られた各コード単位の相関処理の結果は、E1(τ)〜E80(τ)として、コード単位相関処理結果記憶手段16に記録する。
Next, operations of the correlation processing means 10 and the code unit correlation processing result storage means 16 will be described.
Here, as in the case of the first embodiment, a case will be described in which coherent integration is performed with a data size of 80 milliseconds (for 80 spread spectrum codes). FIG. 10 shows this. First, an 80-bit code sequence “0000... 00” and a spread spectrum code delayed by a delay time τ are sent to the correlation processing means 10. The correlation processing means 10 performs a correlation process between the spread spectrum code and the GPS reception signal in each spread spectrum code unit (1 millisecond unit). The obtained correlation processing results for each code unit are recorded in the code unit correlation processing result storage means 16 as E1 (τ) to E80 (τ).

ここでは、単純化のため、相関処理手段10における相関処理の際に、1チップ(各ビット)の信号の“1”を“+1”、“0”を“-1”として各チップでの乗算の結果を全て加算するものとする。これを示したのが、図11である。スペクトル拡散コードとGPS受信信号の相関が一致する場合は、相関結果は1023になる。スペクトル拡散コードがπ位相変調された状態の場合は、相関結果は、-1023となる。相関が不一致の場合は、相関結果は-1もしくは+1となる。コード単位相関処理結果記憶手段16には、これらの値が遅延時間τ毎にE1(τ)〜E80(τ)として記録される。   Here, for simplification, in the correlation processing in the correlation processing means 10, “1” of the signal of one chip (each bit) is set to “+1” and “0” is set to “−1”. All the multiplication results are added. This is shown in FIG. When the correlation between the spread spectrum code and the GPS received signal matches, the correlation result is 1023. When the spread spectrum code is π-phase modulated, the correlation result is −1023. If the correlation does not match, the correlation result is -1 or +1. These values are recorded in the code unit correlation processing result storage means 16 as E1 (τ) to E80 (τ) for each delay time τ.

次に、相関処理手段10は、E1(τ)〜E80(τ)から、80ミリ秒のスペクトル拡散コードに対する相関処理の結果を算出する。この場合、符号系列が“0000・・・00”であるため、E1(τ)〜E80(τ)を全て足した値が、相関処理の結果として算出される。相関処理手段10は、この結果と遅延時間τを遅延時間推定手段11に渡す。遅延時間τのとりうる全ての値に対して同様の処理を行う。   Next, the correlation processing means 10 calculates the result of correlation processing for the spread spectrum code of 80 milliseconds from E1 (τ) to E80 (τ). In this case, since the code sequence is “0000... 00”, a value obtained by adding all E1 (τ) to E80 (τ) is calculated as a result of the correlation process. The correlation processing means 10 passes this result and the delay time τ to the delay time estimation means 11. Similar processing is performed for all possible values of the delay time τ.

次に、コード生成手段6が生成した“0000・・・001”という80bitの符号系列と遅延時間τだけ遅延されたスペクトル拡散コードが相関処理手段10に送られてくる。相関処理手段10は、遅延時間τに対応する各コード単位の相関処理の結果、E1(τ)〜E80(τ)をコード単位相関処理結果記憶手段16から読み出す。これらの、E1(τ)〜E80(τ)の値を利用して、相関処理手段10は、80ミリ秒のスペクトル拡散コードに対する相関処理の結果を算出する。これを示したのが、図12である。符号系列のC1〜C79が0なので、E1(τ)〜E79(τ)には、“+1”を乗算し、符号系列のC80が1なので、E80(τ)には、“-1”を乗算し、これらを足した値を相関処理の結果とする。相関処理手段10は、この結果と遅延時間τを遅延時間推定手段11に渡す。遅延時間τのとりうる全ての値に対して同様の処理を行う。   Next, an 80-bit code sequence “0000... 001” generated by the code generator 6 and a spread spectrum code delayed by a delay time τ are sent to the correlation processor 10. The correlation processing means 10 reads E1 (τ) to E80 (τ) from the code unit correlation processing result storage means 16 as a result of the correlation processing for each code unit corresponding to the delay time τ. Using these values of E1 (τ) to E80 (τ), the correlation processing means 10 calculates the result of the correlation processing for the 80 ms spread spectrum code. This is shown in FIG. Since C1 to C79 of the code sequence are 0, E1 (τ) to E79 (τ) are multiplied by “+1”, and since C80 of the code sequence is 1, E80 (τ) is set to “−1”. Multiplication is performed, and a value obtained by adding these is used as a result of the correlation processing. The correlation processing means 10 passes this result and the delay time τ to the delay time estimation means 11. Similar processing is performed for all possible values of the delay time τ.

同様にして、相関処理手段10は、遅延時間τに対応する各コード単位の相関処理の結果、E1(τ)〜E80(τ)をコード単位相関処理結果記憶手段16から読み出し、これにコード生成手段6が生成した80bitの符号系列が“0”の場合は“+1”を乗算し、“1”の場合は“-1”を乗算して、相関処理の結果を算出する。これを数式にあらわすと以下の様になる。   Similarly, the correlation processing unit 10 reads E1 (τ) to E80 (τ) from the code unit correlation processing result storage unit 16 as a result of the correlation processing of each code unit corresponding to the delay time τ, and generates a code to this. When the 80-bit code sequence generated by the means 6 is “0”, it is multiplied by “+1”, and when it is “1”, it is multiplied by “−1” to calculate the correlation processing result. This can be expressed in the following formula.

Figure 2005321301
Figure 2005321301

以上のように、この実施の形態3によれば、実施の形態1の効果に加え、相関演算処理手段10で、各コード単位で相関処理を行い、これらの結果をコード単位相関処理結果記憶手段16に記憶し、これを利用して相関処理の演算を実行する。これにより、最初の符号系列に関する遅延時間τのとりうる全ての値に関しての相関処理を行えば、他の組み合わせの符号系列の相関処理では、各スペクトル拡散コード単位で相関処理を行う必要はなく、スペクトル拡散コード単位相関処理結果記憶手段16から値を読み出すことで、最終的な相関処理の演算をおこなうことができ、演算負荷を大幅に抑えることができるという効果が得られる。これにより、コヒーレント積分演算手段のハードウェア規模を抑えることができるため、省電力化、装置の軽量化などが可能になるという効果が得られる。また、GPS信号の受信から測位までの時間を短縮できるという効果が得られる。   As described above, according to the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the correlation calculation processing means 10 performs correlation processing for each code unit, and these results are stored as code unit correlation processing result storage means. 16 is used to perform correlation processing calculations. As a result, if correlation processing is performed for all possible values of the delay time τ related to the first code sequence, there is no need to perform correlation processing for each spread spectrum code unit in correlation processing of other combinations of code sequences, By reading the value from the spread spectrum code unit correlation processing result storage means 16, it is possible to perform the final correlation processing calculation, and the effect of greatly reducing the calculation load can be obtained. As a result, the hardware scale of the coherent integration calculation means can be reduced, so that it is possible to save power and reduce the weight of the apparatus. In addition, it is possible to shorten the time from receiving the GPS signal to positioning.

なお、上記の実施例では、遅延時間τに関する処理のループの外側に符号系列に関する処理のループがある。しかし、遅延時間τに関する処理のループが符号系列に関する処理のループの外側であっても、処理にはなんら問題がない。この場合は、遅延時間τごとに符号系列の全ての組合せに関する相関処理を行うことになり、遅延時間τ+1の処理の際にはE1(τ)〜E80(τ)のデータを保持しなくてよくなる。これにより、コード単位相関処理結果記憶手段16で記憶するデータ量を大幅に削減できるという効果が得られ、ハードウェア規模を抑えることができるため、省電力化、装置の軽量化などが可能になるという効果が得られる。   In the above embodiment, there is a processing loop related to the code sequence outside the processing loop related to the delay time τ. However, there is no problem in the processing even if the processing loop related to the delay time τ is outside the processing loop related to the code sequence. In this case, correlation processing for all combinations of code sequences is performed for each delay time τ, and the data of E1 (τ) to E80 (τ) is not retained when processing the delay time τ + 1. Get better. Thereby, the effect that the data amount stored in the code unit correlation processing result storage means 16 can be greatly reduced is obtained, and the hardware scale can be suppressed. Therefore, it is possible to save power and reduce the weight of the apparatus. The effect is obtained.

実施の形態4.
上述の実施の形態3では、遅延時間τが同一の相関処理では、スペクトル拡散コード単位(1ミリ秒)で相関処理を行った後、極性を変えるだけで他の符号系列のパターンを生成し、この符号系列の相関処理が行えるため、これを利用した相関処理の負荷削減を行っていた。しかし、遅延時間τが同一の相関処理では、さらに、異なる符号系列の相関処理結果に関する差分を利用して、演算負荷を削減するという方法が考えられる。
Embodiment 4.
In the above-described third embodiment, in the correlation process with the same delay time τ, after performing the correlation process in the spread spectrum code unit (1 millisecond), another code sequence pattern is generated simply by changing the polarity, Since this code sequence can be correlated, the load of the correlation processing using the code sequence has been reduced. However, in the correlation processing with the same delay time τ, a method of further reducing the calculation load by using the difference regarding the correlation processing results of different code sequences can be considered.

図13は、この発明の実施の形態4におけるGPS測位装置の構成を示すブロック図である。図13において、17は相関処理手段10が算出した、遅延時間τに関する一つ前の相関処理の結果を保存する相関処理結果一時記憶手段である。それ以外の手段については、実施の形態3と同じである。   FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the GPS positioning device according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 13, reference numeral 17 denotes correlation processing result temporary storage means for storing the previous correlation processing result related to the delay time τ calculated by the correlation processing means 10. Other means are the same as those in the third embodiment.

次に、全体の動作について説明する。
図14は、上記GPS測位装置の図示しない制御手段によって実行される処理プログラムを示す概略のフローチャートである。ステップST1からステップST5、ステップ31と、ステップ31の分岐後のステップ32、ステップ33までの処理は、実施の形態3の動作と同じである。
Next, the overall operation will be described.
FIG. 14 is a schematic flowchart showing a processing program executed by control means (not shown) of the GPS positioning device. The processing from Step ST1 to Step ST5, Step 31, and Step 32 and Step 33 after branching from Step 31 is the same as the operation of the third embodiment.

ステップ31の分岐において、遅延時間τに関する相関処理が初めて行われる場合、ステップ32の処理が行われた後に、相関処理手段10は、各スペクトル拡散コードごと(1ミリ秒単位)の相関処理の結果を利用して総和処理を行う(ステップ41)。   When the correlation processing related to the delay time τ is performed for the first time in the branch of step 31, after the processing of step 32 is performed, the correlation processing means 10 obtains the result of the correlation processing for each spread spectrum code (in units of 1 millisecond). Is used to perform the summation process (step 41).

ステップ31の分岐において、遅延時間τに関する相関処理が初めてではない場合、ステップ33の処理が行われた後に、相関処理手段10は、以前の遅延時間τに関する相関処理で算出された、相関処理の結果を相関処理結果一時記憶手段17から読み出す。その後、以前の遅延時間τに関する相関処理での符号系列と、現在処理している符号系列から相関処理の差分を算出して、相関処理結果一時記憶手段17から読み出した相関処理の結果に加減し、相関処理の結果を算出する(ステップ42)。   If the correlation processing related to the delay time τ is not the first time in the branch of step 31, after the processing of step 33 is performed, the correlation processing means 10 performs the correlation processing calculated in the correlation processing related to the previous delay time τ. The result is read from the correlation processing result temporary storage means 17. After that, the difference between the correlation processing is calculated from the code sequence in the correlation processing related to the previous delay time τ and the currently processed code sequence, and is added to or subtracted from the correlation processing result read from the correlation processing result temporary storage means 17. Then, the result of the correlation process is calculated (step 42).

相関処理手段10により算出された相関処理の結果は、遅延時間推定手段11に送られる。また、相関処理結果と、対応する遅延時間τ、符号系列の組を相関処理結果一時記憶手段17に記録する。遅延時間推定手段11は、送られてきた相関処理の結果と対応する遅延時間τを内部に保持する(ステップST43)。   The result of the correlation processing calculated by the correlation processing means 10 is sent to the delay time estimation means 11. Further, the correlation processing result, the corresponding delay time τ, and the set of code sequences are recorded in the correlation processing result temporary storage means 17. The delay time estimation means 11 internally retains the delay time τ corresponding to the sent correlation processing result (step ST43).

その後の、ステップST7からステップST11までの処理は、実施の形態3の動作と同じである。
実施の形態4のGPS測位装置は、以上の動作によりGPS衛星を利用した位置測定を行う。
The subsequent processing from step ST7 to step ST11 is the same as the operation of the third embodiment.
The GPS positioning apparatus of the fourth embodiment performs position measurement using a GPS satellite by the above operation.

次に、相関処理手段10、相関処理結果一時記憶手段17の動作について説明する。
ここでは、実施の形態3の場合と同様に、80ミリ秒(スペクトル拡散コード80個分)のデータサイズのコヒーレント積分を行う場合について説明する。図15はこれを示したものである。まず、“0000・・・00”という80bitの符号系列と遅延時間τだけ遅延されたスペクトル拡散コードが相関処理手段10に送られてくる。相関処理手段10は、各コード単位(1ミリ秒単位)でスペクトル拡散コードとGPS受信信号との相関処理を行う。得られた各コード単位の相関処理の結果は、E1(τ)〜E80(τ)として、コード単位相関処理結果記憶手段16に記録する。次に、相関処理手段10は、E1(τ)〜E80(τ)から、80ミリ秒のスペクトル拡散コードに対する相関処理の結果を算出する。この場合、符号系列が“0000・・・00”であるため、処理結果をS1(τ)とすると、以下のような数式となる。
Next, operations of the correlation processing means 10 and the correlation processing result temporary storage means 17 will be described.
Here, as in the case of the third embodiment, a case will be described in which coherent integration is performed with a data size of 80 milliseconds (for 80 spread spectrum codes). FIG. 15 shows this. First, an 80-bit code sequence “0000... 00” and a spread spectrum code delayed by a delay time τ are sent to the correlation processing means 10. The correlation processing means 10 performs a correlation process between the spread spectrum code and the GPS reception signal in each code unit (1 millisecond unit). The obtained correlation processing results for each code unit are recorded in the code unit correlation processing result storage means 16 as E1 (τ) to E80 (τ). Next, the correlation processing means 10 calculates the result of correlation processing for the spread spectrum code of 80 milliseconds from E1 (τ) to E80 (τ). In this case, since the code sequence is “0000... 00”, assuming that the processing result is S1 (τ), the following equation is obtained.

S1(τ) = E1(τ)+ E2(τ)+ E3(τ)+・・・+ E79(τ)+ E80(τ)………(2) S1 (τ) = E1 (τ) + E2 (τ) + E3 (τ) + ・ ・ ・ + E79 (τ) + E80 (τ) ……… (2)

相関処理手段10は、この結果と遅延時間τとこの場合の符号系列の組である“0000・・・00”という80bitのデータを相関処理結果一時記憶手段17に渡す。遅延時間τのとりうる全ての値に対して同様の処理を行う。   The correlation processing means 10 passes 80-bit data “0000... 00”, which is a set of the result, the delay time τ, and the code sequence in this case, to the correlation processing result temporary storage means 17. Similar processing is performed for all possible values of the delay time τ.

次に、コード生成手段6が“0000・・・001”という80bitの符号系列と遅延時間τだけ遅延されたスペクトル拡散コードが相関処理手段10に送られてくる。相関処理手段10は、遅延時間τに対応する各コード単位の相関処理の結果、E1(τ)〜E80(τ)をコード単位相関処理結果記憶手段16から読み出す。また、相関処理結果一時記憶手段17に記録されている以前の相関処理の結果である、S1(τ)を読み出す。この時に処理する符号系列が“0000・・・001”であり、処理結果をS2(τ)とすると、以下のような数式となる。   Next, the code generation means 6 sends an 80-bit code sequence “0000... 001” and a spread spectrum code delayed by a delay time τ to the correlation processing means 10. The correlation processing means 10 reads E1 (τ) to E80 (τ) from the code unit correlation processing result storage means 16 as a result of the correlation processing for each code unit corresponding to the delay time τ. Further, S1 (τ), which is the result of the previous correlation process recorded in the correlation process result temporary storage means 17, is read. If the code sequence to be processed at this time is “0000... 001” and the processing result is S2 (τ), the following equation is obtained.

S2(τ) = E1(τ)+ E2(τ)+ E3(τ)+・・・+ E79(τ)− E80(τ)
= S1(τ) −2×E80(τ)………………………………………………(3)
S2 (τ) = E1 (τ) + E2 (τ) + E3 (τ) + ... + E79 (τ) − E80 (τ)
= S1 (τ) −2 × E80 (τ) ……………………………………………… (3)

数式(3)にあるように、相関処理手段10は、S1(τ)とE80(τ)のデータのみからS2(τ)を算出する。これは、符号系列“0000・・・000”から符号系列“0000・・・001”へと変化するビットである80it目のコード単位の相関処理の結果E80(τ)の値を2倍し、前の相関処理の値S1(τ)から減算しているのと全く同じことである。相関処理手段10は遅延時間τのとりうる全ての値に対して同様の処理を行い、結果を相関処理結果一時記憶手段17に記録する。   As shown in Equation (3), the correlation processing means 10 calculates S2 (τ) only from the data of S1 (τ) and E80 (τ). This doubles the value of the correlation processing result E80 (τ) of the 80th code unit, which is a bit changing from the code sequence “0000... 000” to the code sequence “0000... 001”, This is exactly the same as subtracting from the previous correlation processing value S1 (τ). The correlation processing means 10 performs the same processing for all possible values of the delay time τ and records the result in the correlation processing result temporary storage means 17.

以下、同様にして、図15にあるように、符号系列“0000・・・010”に対応する相関処理の結果をS3(τ)、符号系列“0000・・・011”に対応する相関処理の結果をS4(τ)とした場合、処理を行う演算の数式は以下の様になる。   Similarly, as shown in FIG. 15, the correlation processing result corresponding to the code sequence “0000... 010” is represented by S3 (τ) and the correlation processing corresponding to the code sequence “0000. When the result is S4 (τ), the mathematical expression of the operation to be processed is as follows.

S3(τ) = E1(τ)+ E2(τ)+ E3(τ)+・・・−E79(τ)+ E80(τ)
= S2(τ) −2×E79(τ) +2×E80(τ)…………………………………(4)
S3 (τ) = E1 (τ) + E2 (τ) + E3 (τ) + ・ ・ ・ −E79 (τ) + E80 (τ)
= S2 (τ) −2 × E79 (τ) + 2 × E80 (τ) ………………………………… (4)

S4(τ) = E1(τ)+ E2(τ)+ E3(τ)+・・・−E79(τ)− E80(τ)
= S3(τ) −2×E80(τ)…………………………………………………(5)
S4 (τ) = E1 (τ) + E2 (τ) + E3 (τ) + ・ ・ ・ −E79 (τ) − E80 (τ)
= S3 (τ) −2 × E80 (τ) ………………………………………………… (5)

同様にして、相関処理手段10は、先に算出したS2(τ)、S3(τ)を利用して、S3(τ)、S4(τ)算出し、結果を相関処理結果一時記憶手段17に記録する。このようにして、相関処理手段10は、前の符号系列から変化するbitに対応するスペクトル拡散コード単位の相関処理結果En(τ)を2倍して、前の相関処理の値から加減算することにより、相関処理の値を算出する。   Similarly, the correlation processing means 10 calculates S3 (τ) and S4 (τ) using the previously calculated S2 (τ) and S3 (τ), and the result is stored in the correlation processing result temporary storage means 17. Record. In this way, the correlation processing means 10 doubles the correlation processing result En (τ) of the spread spectrum code unit corresponding to the bit changing from the previous code sequence, and adds or subtracts it from the value of the previous correlation processing. Thus, the value of the correlation process is calculated.

以上のように、演算を行うことにより、過去の演算結果とその差分をとるだけで相関処理の結果を算出でき、実施の形態3の場合にくらべて、演算を削減できる。図15の符号系列の処理の順番は、C1からC80を2進数の各桁と考えた場合、バイナリコードと呼ばれる並びと同じになる。このため、C1からC80の符号系列がどのように変化するかを容易に求めることができ、数式(3)、数式(4)のような差分演算を行うことは容易である。また、数式(3)、数式(4)等では、E79(τ)、E80(τ)を2をかけているが、このような演算は2進数では1ビットのシフトで行うことができる。このため、数式(3)、数式(4)等の演算は、ハードウェアなどの処理ではシフトと単純な加減算として処理でき、装置を単純化、縮小化することにもつながる。   As described above, by performing the calculation, it is possible to calculate the correlation processing result simply by taking the past calculation result and its difference, and the calculation can be reduced compared to the case of the third embodiment. The order of processing of the code sequence in FIG. 15 is the same as the sequence called binary code when C1 to C80 are considered as binary digits. For this reason, it is possible to easily determine how the code sequence from C1 to C80 changes, and it is easy to perform a difference operation such as Equation (3) and Equation (4). Further, in Equation (3), Equation (4), etc., E79 (τ) and E80 (τ) are multiplied by 2, but such an operation can be performed by a 1-bit shift in a binary number. For this reason, operations such as Equation (3) and Equation (4) can be processed as shifts and simple addition / subtraction in processing such as hardware, which leads to simplification and reduction of the apparatus.

また、図15の符号系列の処理の順番はバイナリコードと呼ばれる並びと同じになるが、符号系列の処理の順番をグレイコードと呼ばれる並びと同じにすることで、さらに演算負荷を削減することができる。これを示したのが、図16である。   In addition, the order of processing of the code sequence in FIG. 15 is the same as the order called binary code, but the calculation load can be further reduced by making the order of processing of the code series the same as the order called gray code. it can. This is shown in FIG.

図16においては、符号系列の処理の順番が異なるだけで、それ以外は上述の処理と同じである。図16の、符号系列“000・・・0000”の相関処理の結果である、S'1(τ)、符号系列“000・・・0001”の相関処理の結果である、S'2(τ)は、数式(2)のS2(τ)、数式(3)のS2(τ)と同様の数式で求める。次に、相関処理手段10では、符号系列“000・・・0011”の相関処理の結果である、S'3(τ)を求める。これを数式に表すと以下の様になる。   FIG. 16 is the same as the above-described processing except that the processing sequence of the code sequence is different. In FIG. 16, S′1 (τ), which is the result of the correlation processing of the code sequence “000... 0000”, and S′2 (τ, which is the result of the correlation processing of the code sequence “000. ) Is obtained by the same equation as S2 (τ) in Equation (2) and S2 (τ) in Equation (3). Next, the correlation processing means 10 obtains S′3 (τ), which is the result of the correlation processing of the code sequence “000... 0011”. This is expressed in the following formula.

S'3(τ) = E1(τ)+ E2(τ)+ E3(τ)+・・・−E79(τ)− E80(τ)
= S'2(τ) −2×E79(τ)…………………………………………………(6)
S'3 (τ) = E1 (τ) + E2 (τ) + E3 (τ) + ・ ・ ・ −E79 (τ) − E80 (τ)
= S'2 (τ) −2 × E79 (τ) ………………………………………………… (6)

以下、同様にして、図16にある順番で相関処理の結果を算出する。グレイコードの特徴は、一つ前のコードとの違いが必ず1ビットのみになるように構成されている点であり、図16における処理でも、一つ前の符号系列との差異が必ず一つだけになるように並んでいる。このため、前の相関処理の結果から1回加減算を行うだけで、相関処理の結果を算出することができる。このため、図15のような、バイナリコードの順番で符号系列が並んでいる場合の処理に比べて、演算の回数を半分程度に削減することができる。また、ハードウェアでこのような処理を行う場合、1回の相関処理で処理される演算が1回の加減算であるため、メモリへのアクセス、演算器へのアクセスが1回で済むため、データ転送用のバスや処理装置等を単純化、縮小化することが容易になる。 In the same manner, the correlation processing results are calculated in the order shown in FIG. The feature of the Gray code is that it is configured so that the difference from the previous code is always only one bit. Even in the processing in FIG. 16, there is always one difference from the previous code sequence. It is lined up to become only. For this reason, the result of the correlation process can be calculated by only performing addition / subtraction once from the result of the previous correlation process. For this reason, the number of operations can be reduced to about half compared to the processing in the case where the code sequences are arranged in the order of binary codes as shown in FIG. In addition, when such processing is performed by hardware, since the calculation processed in one correlation process is one addition / subtraction, the memory and the calculator need only be accessed once. It becomes easy to simplify and downsize the transfer bus, processing device, and the like.

以上のように、この実施の形態4によれば、過去の相関処理の結果を相関処理結果一時記憶手段17に記憶し、この過去の相関処理の結果との差分を利用して相関処理の演算を実行する。これにより、、演算負荷を大幅に抑えることができるという効果が得られる。これにより、コヒーレント積分演算装手段のハードウェア規模を抑えることができるため、省電力化、装置の軽量化などが可能になるという効果が得られる。また、GPS信号の受信から測位までの時間を短縮できるという効果が得られる。   As described above, according to the fourth embodiment, the past correlation processing result is stored in the correlation processing result temporary storage means 17, and the correlation processing is calculated using the difference from the past correlation processing result. Execute. Thereby, the effect that calculation load can be suppressed significantly is acquired. As a result, the hardware scale of the coherent integration calculation means can be reduced, and thus the effects of saving power, reducing the weight of the apparatus, and the like can be obtained. In addition, it is possible to shorten the time from receiving the GPS signal to positioning.

また、上記の実施例では、遅延時間τに関する処理のループの外側に符号系列に関する処理のループがある。しかし、遅延時間τに関する処理のループが符号系列に関する処理のループの外側であっても、処理にはなんら問題がない。この場合は、遅延時間τごとに符号系列の全ての組合せに関する相関処理を行うことになり、遅延時間τ+1の処理の際にはS1(τ)、S'1(τ)等のデータを保持しなくてよくなる。これにより、相関処理結果一時記憶手段17で記憶するデータ量を大幅に削減できるという効果が得られ、ハードウェア規模を抑えることができるため、省電力化、装置の軽量化などが可能になるという効果が得られる。   In the above-described embodiment, there is a processing loop related to the code sequence outside the processing loop related to the delay time τ. However, there is no problem in the processing even if the processing loop related to the delay time τ is outside the processing loop related to the code sequence. In this case, correlation processing for all combinations of code sequences is performed for each delay time τ, and data such as S1 (τ) and S′1 (τ) is processed when processing the delay time τ + 1. You don't have to hold it. As a result, an effect that the amount of data stored in the correlation processing result temporary storage means 17 can be greatly reduced is obtained, and the hardware scale can be suppressed, so that it is possible to save power and reduce the weight of the apparatus. An effect is obtained.

以上のように、この発明はコヒーレント積分を実行することにより高感度GPS測位を実現することができるので、衛星からのGPS信号を受信して受信位置を正確に測位するGPS測位装置およびGPS測位方法の分野に適用される。   As described above, since the present invention can realize high-sensitivity GPS positioning by executing coherent integration, a GPS positioning device and a GPS positioning method for accurately measuring a reception position by receiving a GPS signal from a satellite Applies to the field of

この発明の実施の形態1におけるGPS測位装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a GPS positioning device in Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1におけるGPS測位信号処理のプログラムを示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a GPS positioning signal processing program according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1においてGPS受信信号のフォーマットを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a format of a GPS reception signal in Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1においてGPS受信信号と生成されたコードとの相関処理の方法を示す図である。6 is a diagram showing a method of correlation processing between a GPS reception signal and a generated code in Embodiment 1 of the present invention. FIG. この発明の実施の形態2におけるGPS測位装置の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a GPS positioning device in Embodiment 2 of the present invention. この発明の実施の形態2におけるGPS測位信号処理のプログラムを示すフローチャートである。7 is a flowchart showing a GPS positioning signal processing program according to Embodiment 2 of the present invention. この発明の実施の形態2において航法データから符号系列を生成する方法を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a method for generating a code sequence from navigation data in Embodiment 2 of the present invention. この発明の実施の形態3におけるGPS測位装置の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a GPS positioning device in Embodiment 3 of the present invention. この発明の実施の形態3におけるGPS測位信号処理のプログラムを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a GPS positioning signal processing program according to Embodiment 3 of the present invention. この発明の実施の形態3においてスペクトル拡散コードとGPS受信信号との相関処理の方法を示す図である。It is a figure which shows the method of the correlation process of a spread spectrum code and a GPS received signal in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3において1ミリ秒単位のスペクトル拡散コードとGPS受信信号との相関処理の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a result of correlation processing between a spread spectrum code in 1-millisecond units and a GPS reception signal in Embodiment 3 of the present invention. この発明の実施の形態3においてコード単位での相関処理の結果から、相関処理の値を算出する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of calculating the value of a correlation process from the result of the correlation process in a code unit in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4におけるGPS測位装置の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a GPS positioning device in Embodiment 4 of the present invention. この発明の実施の形態4におけるGPS測位信号処理のプログラムを示すフローチャートである。14 is a flowchart showing a GPS positioning signal processing program according to Embodiment 4 of the present invention. この発明の実施の形態4においてバイナリコードの順番で生成された符号系列と相関処理の差分から相関処理の値を算出する方法を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a method for calculating a correlation processing value from a difference between a code sequence generated in the order of binary codes and the correlation processing in the fourth embodiment of the present invention. この発明の実施の形態4においてグレイコードの順番で生成された符号系列と相関処理の差分から相関処理の値を算出する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of calculating the value of a correlation process from the difference of a code sequence and the correlation process produced | generated in the order of the Gray code in Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 GPS測位装置、2 GPSアンテナ、3 受信手段、4 A/D変換手段、5 データ記憶手段、6 コード生成手段、7 スペクトル拡散コード発生手段、8 乗算手段、9 遅延手段、10 相関処理手段、11 遅延時間推定手段、12 測位計算手段、13 表示手段、14 航法データ生成手段、15 コード境界データ生成手段、16 コード単位相関処理結果記憶手段、17 相関処理結果一時手段。 1 GPS positioning device, 2 GPS antenna, 3 receiving means, 4 A / D conversion means, 5 data storage means, 6 code generation means, 7 spread spectrum code generation means, 8 multiplication means, 9 delay means, 10 correlation processing means, 11 delay time estimation means, 12 positioning calculation means, 13 display means, 14 navigation data generation means, 15 code boundary data generation means, 16 code unit correlation processing result storage means, 17 correlation processing result temporary means.

Claims (8)

衛星からのGPS信号を受信して増幅および復調を行う受信手段と、
この受信手段によって復調された信号をA/D変換するA/D変換手段と、
符号系列の全ての組み合わせを生成するコード生成手段と、
前記衛星に対応するスペクトル拡散コードを発生するスペクトル拡散コード発生手段と、
前記符号系列によって前記スペクトル拡散コードを変調する乗算手段と、
この乗算手段により変調されたスペクトル拡散コードを時間長0から前記符号系列の1ビットに相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延手段と、
この遅延手段によって生成された遅延信号と前記A/D変換手段によりA/D変換された信号との相関処理を行う相関処理手段と、
前記相関処理の結果の中で最大の相関値に対応する遅延時間を出力する遅延時間推定手段と、
この遅延時間推定手段から出力された遅延時間に基づいて対応する衛星と自分との距離を算出し、この距離に基づき自分の現在の位置を算出する測位計算手段と、
を備えたことを特徴とするGPS測位装置。
Receiving means for receiving and amplifying and demodulating GPS signals from satellites;
A / D conversion means for A / D converting the signal demodulated by the receiving means;
Code generation means for generating all combinations of code sequences;
Spread spectrum code generating means for generating a spread spectrum code corresponding to the satellite;
Multiplying means for modulating the spread spectrum code with the code sequence;
Delay means for sequentially delaying the spread spectrum code modulated by the multiplication means from a time length of 0 to a time length corresponding to 1 bit of the code sequence in a predetermined time unit;
Correlation processing means for performing correlation processing between the delayed signal generated by the delay means and the signal A / D converted by the A / D conversion means;
A delay time estimating means for outputting a delay time corresponding to a maximum correlation value among the results of the correlation processing;
A positioning calculation means for calculating the distance between the corresponding satellite and itself based on the delay time output from the delay time estimation means, and calculating the current position based on this distance;
GPS positioning device characterized by comprising.
前記コード生成手段の代わりに、
J+1ビット(Jは正の整数)の第1の航法データの全ての組み合わせを生成する航法データ生成手段と、
前記第1の航法データの各ビットのデータをそれぞれK個(Kは正の整数)ずつ延長して第2の航法データを生成し、前記第2の航法データの先頭ビットに対応するK個の延長されたデータをL個(LはJ,Kとは異なる正の整数)単位で順次切り捨てていき、切り捨てるたびに前記第2の航法データの切り捨てられた後の残りのデータのJ×K個を符号系列として出力するコード境界データ生成手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載のGPS測位装置。
Instead of the code generation means,
Navigation data generating means for generating all combinations of the first navigation data of J + 1 bits (J is a positive integer);
Each bit of the first navigation data is extended by K pieces (K is a positive integer) to generate second navigation data, and K pieces corresponding to the first bit of the second navigation data are generated. The extended data is sequentially rounded down in units of L (L is a positive integer different from J and K). Each time the rounded down data, J × K of the remaining data after the second navigation data is rounded down. Code boundary data generating means for outputting as a code sequence;
The GPS positioning device according to claim 1, further comprising:
スペクトル拡散コード単位での相関処理の結果を保存するスペクトル拡散コード単位相関処理結果記憶手段を備え、
前記相関処理手段は、遅延時間が同一の場合の相関処理において、前記スペクトル拡散コード単位相関結果記憶手段に格納されている相関処理の結果を利用して符号相関処理を実行することを特徴とする請求項1記載のGPS測位装置。
Spread spectrum code unit correlation processing result storage means for storing the result of correlation processing in spread spectrum code units,
The correlation processing means performs code correlation processing using a correlation processing result stored in the spread spectrum code unit correlation result storage means in correlation processing in the case where the delay time is the same. The GPS positioning device according to claim 1.
一つ前の相関処理の結果を保存する相関処理結果一時記憶手段と、
一つ前の相関処理結果との差分から相関処理の結果を算出する相関処理手段と、
を備えたことを特徴とする請求項3記載のGPS測位装置。
Correlation processing result temporary storage means for storing the previous correlation processing result;
Correlation processing means for calculating a correlation processing result from a difference from the previous correlation processing result;
The GPS positioning device according to claim 3, further comprising:
前記コード生成手段は、
グレイコードと同様の順番で符号系列のコードを生成することを特徴とする請求項4記載のGPS測位装置。
The code generation means includes
5. The GPS positioning device according to claim 4, wherein the code sequence code is generated in the same order as the Gray code.
前記コード生成手段は、
ビット反転したコードが一致する符号系列を生成しないことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のGPS測位装置。
The code generation means includes
The GPS positioning apparatus according to claim 1, wherein a code sequence in which the bit-inverted codes match is not generated.
衛星からのGPS信号を受信してA/D変換するA/D変換ステップと、
符号系列の全ての組み合わせを生成するコード生成ステップと、
前記衛星に対応する第1のスペクトル拡散コードを発生するスペクトル拡散コード発生ステップと、
前記符号系列によって前記第1のスペクトル拡散コードを変調する乗算ステップと、
この乗算手段ステップにより変調されたスペクトル拡散コードを時間長0から前記符号系列の1ビットに相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延ステップと、
この遅延ステップによって生成された遅延信号と前記A/D変換ステップによりA/D変換された信号との相関処理を行う相関処理ステップと、
前記相関処理の結果の中で最大の相関値に対応する遅延時間を出力する遅延時間推定ステップと、
この遅延時間推定ステップから出力された遅延時間に基づいて対応する衛星と自分との距離を算出し、この距離に基づき自分の現在の位置を算出する測位計算ステップと、
を備えたことを特徴とするGPS測位方法。
A / D conversion step to receive GPS signal from satellite and A / D convert,
A code generation step for generating all combinations of code sequences;
A spread spectrum code generating step for generating a first spread spectrum code corresponding to the satellite;
A multiplication step of modulating the first spread spectrum code by the code sequence;
A delay step for generating a delayed signal obtained by sequentially delaying the spread spectrum code modulated by the multiplication means step from a time length of 0 to a time length corresponding to 1 bit of the code sequence in a predetermined time unit;
A correlation processing step for performing correlation processing between the delayed signal generated by the delay step and the signal A / D converted by the A / D conversion step;
A delay time estimating step of outputting a delay time corresponding to a maximum correlation value among the results of the correlation processing;
Calculating a distance between the corresponding satellite and itself based on the delay time output from the delay time estimating step, and calculating a current position based on the distance;
A GPS positioning method characterized by comprising:
前記コード生成ステップの代わりに、
J+1ビット(Jは正の整数)の第1の航法データの全ての組み合わせを生成する航法データ生成ステップと、
前記第1の航法データの各ビットのデータをそれぞれK個(Kは正の整数)ずつ延長して第2の航法データを生成し、前記第2の航法データの先頭ビットに対応するK個の延長されたデータをL個(LはJ,Kとは異なる正の整数)単位で順次切り捨てていき、切り捨てるたびに前記第2の航法データの切り捨てられた後の残りのデータのJ×K個を符号系列として出力するコード境界データ生成ステップと、
を備えたことを特徴とする請求項7記載のGPS測位方法。
Instead of the code generation step,
A navigation data generation step for generating all combinations of J + 1 bit (J is a positive integer) first navigation data;
Each bit of the first navigation data is extended by K pieces (K is a positive integer) to generate second navigation data, and K pieces corresponding to the first bit of the second navigation data are generated. The extended data is sequentially rounded down in units of L (L is a positive integer different from J and K). Each time the rounded down data, J × K of the remaining data after the second navigation data is rounded down. Code boundary data generation step for outputting as a code sequence;
The GPS positioning method according to claim 7, further comprising:
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