JP2006145461A - Ｇｐｓ受信機及びｇｐｓ信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 妨害波によるＧＰＳ信号への影響を最小限に抑える。
【解決手段】 ＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号を受信可能なＧＰＳアンテナと、左旋偏波の信号を受信可能な左旋偏波アンテナと、受信された左旋偏波の信号にそれぞれ異なる複数の重み付けデータを選択的に付加する重み付け付加手段と、付加された重み付けデータに応じ、受信された右旋偏波の信号と該左旋偏波の信号とに対して所定の処理を実行する信号処理手段と、所定の処理が実行された処理後信号の妨害波のレベルを検知する妨害波レベル検知手段と、それぞれ異なる重み付けデータによって処理された処理後信号の各々の妨害波のレベルを比較する妨害波レベル比較手段と、該左旋偏波の信号に付加される重み付けデータを比較結果に応じて設定する重み付けデータ設定手段とを備える。
【選択図】 図３

Description

この発明は、位置情報を取得する為のＧＰＳ受信機、及び受信されたＧＰＳ信号を処理するＧＰＳ信号処理方法に関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）は、地球を周回するＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号に用いて位置情報を取得する測位システムであり、例えば車両に搭載されるナビゲーション機能を有した車載器などに利用されている。

このような車載器にはＧＰＳ信号を捕捉する為のＧＰＳ受信機が備えられている。ＧＰＳ受信機は、各種処理を実行する為の回路を成す電気部品を実装した基板を備えている（例えば特許文献１）。
実開平７−４２１９２号公報

しかしながら上記特許文献１に示されたようなＧＰＳ受信機では、基板に実装された各電気部品のクロックや高調波信号等が、アンテナを通ってＧＰＳ信号帯域に混入し、妨害波となり得ることがある。このような妨害波が存在する場合、ＧＰＳ信号を正常に受信できなくなる可能性があり、非測位状態や測位結果を誤って算出することが想定される。

ここで、ＧＰＳ信号帯域への各電気部品による妨害波混入を防止するには、ＧＰＳアンテナを妨害波が混入しないような位置に設置すること、これらのクロックや高調波信号等の全てをＧＰＳ信号帯域に影響を及ぼさないような周波数に管理したり振幅レベルに抑えたりすること等が考えられる。

ところがＧＰＳアンテナを妨害波が混入し難い位置に設置したとしても、車両の外部で伝搬されている様々な電波も各電気部品のクロック等と同様に妨害波となり得る為、上記の誤測位等の問題は解決されない。また、部品の選定や複雑な制御の観点から、ＧＰＳ受信機や他の車載器に含まれる全ての電気部品のクロックや高調波信号等をＧＰＳ信号帯域に影響を及ぼさないような周波数に管理することは実質的に不可能である。また、ＧＰＳ信号は、周波数拡散されており、その振幅レベルがバックグランドノイズと同等である。この為、ＧＰＳ受信機や他の車載器に含まれる全ての電気部品のクロックや高調波信号等をＧＰＳ信号帯域に影響を及ぼさないような振幅レベルに抑えることは実質的に不可能である。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、妨害波によるＧＰＳ信号への影響を最小限に抑えることができるＧＰＳ受信機及びＧＰＳ信号処理方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の一態様に係る、位置情報を取得する為のＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号を受信可能なＧＰＳアンテナと、左旋偏波の信号を受信可能な左旋偏波アンテナと、受信された左旋偏波の信号にそれぞれ異なる複数の重み付けデータを選択的に付加する重み付け付加手段と、付加された重み付けデータに応じ、受信された右旋偏波の信号と該左旋偏波の信号とに対して所定の処理を実行する信号処理手段と、所定の処理が実行された処理後信号の妨害波のレベルを検知する妨害波レベル検知手段と、それぞれ異なる重み付けデータによって処理された処理後信号の各々の妨害波のレベルを比較する妨害波レベル比較手段と、該左旋偏波の信号に付加される重み付けデータを比較結果に応じて設定する重み付けデータ設定手段とを備えたものである。

なお、上記ＧＰＳ受信機は、妨害波レベル検知手段によって検知される妨害波のレベルが所定の閾値以上となったとき、該左旋偏波の信号に付加される重み付けデータを再設定することができる。

また、上記ＧＰＳ受信機において、複数の重み付けデータの各々が、該右旋偏波の信号と左旋偏波の信号とを加算する為のもの、右旋偏波の信号から左旋偏波の信号を減算する為のもの、右旋偏波の信号に対して加算及び減算処理のいずれも実行しない為のものであっても良い。

また、上記ＧＰＳ受信機において、妨害波のレベルは、該処理後信号のＣＮ比であっても良い。

また、上記ＧＰＳ受信機において、右旋偏波の信号を受信する機能と左旋偏波の信号を受信する機能が単一のアンテナに付与されていても良い。

また、上記の課題を解決する本発明の別の態様に係る、位置情報を取得する為のＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号を受信可能なＧＰＳアンテナと、左旋偏波の信号を受信可能な左旋偏波アンテナと、受信された左旋偏波の信号にそれぞれ異なる複数の重み付けデータを所定の順序で繰り返し付加する重み付け付加手段と、付加された重み付けデータに応じ、受信された右旋偏波の信号と該左旋偏波の信号とに対して所定の処理を実行する信号処理手段と、所定の処理が実行された処理後信号の妨害波のレベルを検知する妨害波レベル検知手段と、それぞれ異なる重み付けデータによって処理された処理後信号の各々の妨害波のレベルを比較する妨害波レベル比較手段と、複数の処理後信号の中から測位演算に用いるものを比較結果に応じて選択する信号選択手段とを備えたものである。

また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る、受信されたＧＰＳ信号を処理するＧＰＳ信号処理方法は、ＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号と左旋偏波の信号を受信する受信ステップと、受信された左旋偏波の信号にそれぞれ異なる複数の重み付けデータを選択的に付加する重み付け付加ステップと、付加された重み付けデータに応じ、受信された右旋偏波の信号と該左旋偏波の信号とに対して所定の処理を実行する信号処理ステップと、所定の処理が実行された処理後信号の妨害波のレベルを検知する妨害波レベル検知ステップと、それぞれ異なる重み付けデータによって処理された処理後信号の各々の妨害波のレベルを比較する妨害波レベル比較ステップと、該左旋偏波の信号に付加される重み付けデータを比較結果に応じて設定する重み付けデータ設定ステップとを含んだ方法である。

また、上記の課題を解決する本発明の別の態様に係る、受信されたＧＰＳ信号を処理するＧＰＳ信号処理方法は、ＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号と左旋偏波の信号を受信する受信ステップと、受信された左旋偏波の信号にそれぞれ異なる複数の重み付けデータを選択的に付加する重み付け付加ステップと、付加された重み付けデータに応じ、受信された右旋偏波の信号と該左旋偏波の信号とに対して所定の処理を実行する信号処理ステップと、所定の処理が実行された処理後信号の妨害波のレベルを検知する妨害波レベル検知ステップと、それぞれ異なる重み付けデータによって処理された処理後信号の各々の妨害波のレベルを比較する妨害波レベル比較ステップと、複数の処理後信号の中から測位演算に用いるものを、比較結果に応じて選択する信号選択ステップとを含んだ方法である。

本発明のＧＰＳ受信機及びＧＰＳ信号処理方法を採用すると、妨害波の影響が低くなるように処理されたＧＰＳ信号を用いて測位演算を実行することができる。従って、非測位や誤測位等が軽減され、車両の現在位置を高精度に算出できるようになる。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態のＧＰＳ受信機の構成及び作用について説明する。

図１は、本発明の実施例１の車載器２００の構成を示したブロック図である。車載器２００は、車両（不図示）に搭載された所謂ナビゲーション装置であり、ＧＰＳ受信機１００と、デッドレコニング（以下、ＤＲと略記）センサであるジャイロセンサ１０２、車速センサ１０４、３Ｄジャイロセンサ１０６と、車載器２００全体の制御を統括して実行する制御部１０８と、地図データを含む各種情報を蓄積したメモリ１１０と、主としてナビゲーション画像が表示されるモニタ１１２とを備えている。

また、図２は、本実施例１のＧＰＳ受信機１００の構成を示したブロック図である。ＧＰＳ受信機１００は、複数のＧＰＳ信号を捕捉・追尾し、その捕捉・追尾数が所定数に達すると測位演算するものであり、大別して、受信されたＧＰＳ信号をダウンコンバートするＲＦ（Radio Frequency）部１と、ＧＰＳ信号のサンプリングから捕捉・追尾・測位までを実行するデジタル処理部２を備えている。

ＲＦ部１は、ＧＰＳアンテナ１０ａ、左旋偏波アンテナ１０ｂ、加算器１１、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１２及び１５、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１３、ダウンコンバータ１４、ＡＧＣ（Auto Gain Control）１６、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）１７、周波数シンセサイザー１８、重み付け回路１９、重み付け制御部２０、及び、妨害波比較部２１を有している。

ＧＰＳアンテナ１０ａは右旋偏波の信号を受信可能でアンテナであり、左旋偏波アンテナ１０ｂは左旋偏波の信号を受信可能なアンテナである。ここで、ＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号は右旋円偏波である。この為、ＧＰＳアンテナ１０ａは、主として、ＧＰＳ信号、及び、一般に直線偏波である妨害波になり得る電波（例えば、車両外部からの電波や、車載器２００内部の電気部品のクロック又は高調波信号等）を受信する。また、左旋偏波アンテナ１０ｂは、主として、上記の妨害波になり得る電波を受信する。なお、ＧＰＳアンテナ１０ａ及び左旋偏波アンテナ１０ｂは、略同位置に設置されている。従って、これらのアンテナが受信する上記の妨害波になり得る電波は実質的に同じものとなる。また、これらのアンテナは、車両の屋根やダッシュボード等のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を捕捉し易い場所に設置されている。

ＧＰＳアンテナ１０ａは加算器１１と接続されている。また、左旋偏波アンテナ１０ｂは重み付け回路１９を介して加算器１１と接続されている。ＧＰＳアンテナ１０ａが信号を受信すると、その受信信号は、加算器１１に出力される。また、左旋偏波アンテナ１０ｂが信号を受信すると、その受信信号は、重み付け回路１９で実行される重み付け処理（後述）により、重み付けデータが付加されて加算器１１に出力される。加算器１１は、付加された重み付けデータに基づいてこれらの受信信号に後述する所定の処理を施し、処理した信号をＢＰＦ１２に出力する。

ＢＰＦ１２に出力された信号は、当該ＢＰＦ１２により、ＧＰＳ信号帯域以外の周波数成分を減衰される。そしてＬＮＡ１３により、必要とされるレベルにまで増幅されてダウンコンバータ１４に入力される。

ＴＣＸＯ１７は、ダウンコンバータ１４に入力された受信信号の周波数よりも低い周波数を発振する局部発振器である。周波数シンセサイザー１８は、ＴＣＸＯ１７からの出力に基づいて局部発振器信号を生成し、ダウンコンバータ１４に出力する。ダウンコンバータ１４は、周波数シンセサイザー１８からの局部発振器信号を用い、受信信号であるＲＦ信号を、安定動作や選択特性が改善される中間周波数すなわちＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する。変換された信号は、ＩＦ信号以外の周波数成分を減衰させるＢＰＦ１５を介してＡＧＣ１６に入力され、一定レベルの振幅に保たれた後、デジタル処理部２に出力される。

デジタル処理部２は、Ａ／Ｄ（Analog-Digital）変換部２２、復調部２３、測位演算部２４、インターフェース２５、及び、妨害波抽出部２６を有している。

ＡＧＣ１６からのＩＦ信号は、Ａ／Ｄ変換部２４に入力されてデジタル信号に変換され、復調部２３において復調される。復調された信号の数が所定数に達すると、測位演算部２４が、それらの信号に基づいて測位演算し、インターフェース２３を介して制御部１０８に、測位結果、ＧＰＳ測位速度、及び、方位のデータとして出力する。なお、測位演算部２４による測位演算は、本実施例１では毎秒一回実行される。

制御部１０８には、ＧＰＳ受信機１００からの信号以外に、ジャイロセンサ１０２、車速センサ１０４、及び、３Ｄジャイロセンサ１０６からの信号が入力される。ジャイロセンサ１０２は車両の方位に関する角速度を計測し、車速センサ１０４は車両の左右の駆動輪の回転速度を検出してその平均速度に応じた車速パルス信号を生成し、３Ｄジャイロセンサ１０６は車両の勾配に関する角速度を計測する。

制御部１０８に入力した各種信号（ジャイロセンサ１０２、車速センサ１０４、及び、３Ｄジャイロセンサ１０６からの信号）は、ＧＰＳ受信機１００からのＧＰＳ測位速度及び方位のデータに基づいてキャリブレーションされ、その後ＤＲ演算に用いられる（すなわち車両の進行方向及び距離の演算が成される）。

制御部１０８は、演算されたＤＲ測位結果及びＧＰＳ受信機１００からのＧＰＳ測位結果と、夫々の測位結果に対する誤差推定値とを比較することにより、高精度と判定される測位結果を選択し、選択された測位結果をマップマッチングする。また、制御部１０８は、各測位結果に基づいて、現在位置周辺のデジタル地図データをメモリ１１０から抽出し、地図データと共に車両の現在位置を示す自車位置マークをモニタ１１２に出力する。これにより、モニタ１１２にナビゲーション情報を含む各種情報が表示される。

なお、ここでいうマップマッチングとは、モニタ１１２に表示されている地図中の道路から外れた位置に自車位置マークが表示されるなどの誤差を補正することを示す。マップマッチングを行うことによって自車位置と地図との整合性が取れ、運転手は自車の現在位置を正確に知ることができる。

ここで、本実施例１のＧＰＳ受信機１００が実行する妨害波軽減処理について説明する。図３は、本実施例１の妨害波軽減処理を示したフローチャートである。

なお、図３の妨害波軽減処理は、車載器２００の電源（不図示）がオンされると開始され、電源がオフされた時点で終了する。

車載器２００の電源をオンすると、ＧＰＳ受信機１００は、全てのフラグをリセットする（ステップ１、以下、ステップを「Ｓ」と略記）。そしてフラグＡが立てられているか否かを判定し（Ｓ２）、その判定結果に基づいて「＋１」の重み付けデータを用いた重み付け処理が実行されたか否かを判断する。なお、「＋１」の重み付けデータは、ＧＰＳアンテナ１０ａによって受信された信号に左旋偏波アンテナ１０ｂで受信された信号を加算する為のものである。

Ｓ２の処理においてフラグＡが立てられている（フラグＡオン）と判定した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＧＰＳ受信機１００は、「＋１」の重み付けデータを用いた重み付け処理が実行されたと判断する。そしてフラグＢが立てられているか否かを判定し（Ｓ５）、その判定結果に基づいて「０」の重み付けデータを用いた重み付け処理が実行されたか否かを判断する。

また、Ｓ２の処理においてフラグＡが立てられていないと判定した場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＧＰＳ受信機１００は、重み付け制御部２０によって重み付け回路１９を制御し、左旋偏波アンテナ１０ｂで受信された信号に「＋１」の重み付けデータを付加し（Ｓ３）、フラグＡを立て（Ｓ４）、Ｓ１０の処理に進む。

「＋１」の重み付けデータが付加された上記信号が加算器１１に入力すると、当該加算器１１は、ＧＰＳアンテナ１０ａによって受信された信号に左旋偏波アンテナ１０ｂで受信された信号を加算し、ＢＰＦ１２に出力する。そして出力された加算信号は、上述したＢＰＦ１２から復調部２３に至る一連の処理が施される（Ｓ１０）。

Ｓ５の処理においてフラグＢが立てられていないと判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＧＰＳ受信機１００は、重み付け制御部２０によって重み付け回路１９を制御し、左旋偏波アンテナ１０ｂで受信された信号に「０」の重み付けデータを付加し（Ｓ６）、フラグＢを立て（Ｓ７）、Ｓ１０の処理に進む。なお、「０」の重み付けデータは、ＧＰＳアンテナ１０ａによって受信された信号に対して加算及び減算処理のいずれも実行しない為のものである。

「０」の重み付けデータが付加された上記信号が加算器１１に入力すると、当該加算器１１は、ＧＰＳアンテナ１０ａによって受信された信号を、加算及び減算処理することなく、ＢＰＦ１２に出力する。すなわち加算器１１は、ＧＰＳアンテナ１０ａによって受信された信号そのものをＢＰＦ１２に出力する。そして出力された信号は、上記加算信号と同様に、上述したＢＰＦ１２から復調部２３に至る一連の処理が施される（Ｓ１０）。

Ｓ５の処理においてフラグＢが立てられていると判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＧＰＳ受信機１００は、重み付け制御部２０によって重み付け回路１９を制御し、左旋偏波アンテナ１０ｂで受信された信号に「−１」の重み付けデータを付加し（Ｓ８）、フラグＣを立て（Ｓ９）、Ｓ１０の処理に進む。なお、「−１」の重み付けデータは、ＧＰＳアンテナ１０ａによって受信された信号から左旋偏波アンテナ１０ｂで受信された信号を減算する為のものである。

「−１」の重み付けデータが付加された上記信号が加算器１１に入力すると、当該加算器１１は、ＧＰＳアンテナ１０ａによって受信された信号から左旋偏波アンテナ１０ｂで受信された信号を減算し、ＢＰＦ１２に出力する。そして出力された減算信号は、上記加算信号と同様に、上述したＢＰＦ１２から復調部２３に至る一連の処理が施される（Ｓ１０）。

妨害波抽出部２６は、Ｓ１０の復調部２３による復調過程において、ＧＰＳ信号に対する妨害波の影響度合いの情報を復調部２３から抽出して保持する（Ｓ１１）。説明を加えると、妨害波抽出部２６は、上記加算処理されたＧＰＳ信号に対する妨害波の影響度合いの情報、上記減算処理されたＧＰＳ信号に対する妨害波の影響度合いの情報、及び、加算及び減算処理のいずれも実行されていないＧＰＳ信号に対する妨害波の影響度合いの情報の計三種類の情報を復調部２３から抽出して保持する。なお、ここでいうＧＰＳ信号に対する妨害波の影響度合いの指標の一例としては、測位に使用する各ＧＰＳ信号のＣＮ比が考えられる。復調部２３で復調されるＧＰＳ信号のＣＮ比は、妨害波の程度によって変化する。

Ｓ１２の処理において、ＧＰＳ受信機１００は、フラグＡ、Ｂ、及びＣの全てが立てられているか否かを判定する。フラグＡ、Ｂ、及びＣの中に立てられていないフラグがあると判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＧＰＳ受信機１００は、「＋１」又は「０」或いは「−１」の重み付けデータを用いた重み付け処理の中で実行されていない処理があると判断し、Ｓ２の処理に戻る。

また、Ｓ１２の処理において全てのフラグが立てられていると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＧＰＳ受信機１００は、「＋１」、「０」、「−１」の重み付けデータを用いた重み付け処理が全て実行されたと判断し、妨害波抽出部２６に保持された上記三種類の情報を妨害波比較部２１に出力する。

妨害波比較部２１は、入力された上記三種類の情報に含まれるＣＮ比の各々を比較し（Ｓ１３）、その比較結果を重み付け制御部２０に出力する。重み付け制御部２０は、比較結果に基づき、最も高いＣＮ比を有するＧＰＳ信号を、妨害波の影響が最も小さいものと判断し、測位に使用する信号となるように重み付けデータを設定する（Ｓ１４）。例えば重み付け制御部２０が上記加算処理されたＧＰＳ信号を妨害波の影響が最も小さいものとして設定する場合、重み付け回路１９は、重み付け制御部２０の制御下で、左旋偏波アンテナ１０ｂで受信された信号に「＋１」の重み付けデータを継続的に付加する。「＋１」の重み付けデータが付加された信号は、例えば測位演算のタイミングと同期するように毎秒一回、重み付け回路１９から加算器１１に出力される。これにより、重み付け回路１９では最適な重み付けデータが常に付加される為、ＧＰＳ受信機１００は、妨害波の影響が最も小さいＧＰＳ信号を継続的に測位演算に用いることができ、誤測位等を軽減させることができる。

重み付けデータを設定して測位演算を実行している期間中、ＧＰＳ受信機１００は、現在設定している重み付けデータによるＧＰＳ信号のＣＮ比を監視する（Ｓ１５）。説明を加えると、ＧＰＳ受信機１００は、妨害波抽出部２６を制御してＧＰＳ信号のＣＮ比の情報を抽出し、当該抽出信号を妨害波比較部２１に出力させる。そして妨害波比較部２１により、そのＣＮ比が所定の閾値以下であるか否かを判定させる。ＣＮ比が所定の閾値よりも大きいと判定された場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ＧＰＳ受信機１００は、重み付けデータの設定を変更することなく測位演算を継続し、Ｓ１５の監視処理を続行する。また、ＣＮ比が所定の閾値以下であると判定された場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＧＰＳ受信機１００は、Ｓ１の処理に戻って全てのフラグをリセットし、上述した一連の処理を再び繰り返す。

ここで、図４〜図６を参照して、上述した加算処理や減算処理等を実行することによって妨害波の抑制が達成され得ることに関し説明する。図４は、各段階における信号の状態を説明する為の図である。

図４において、周波数スペクトルＳは、受信前の段階のＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号のスペクトルを表したグラフである。また、周波数スペクトルＳ_Ｒは、ＧＰＳアンテナ１０ａによって受信された信号のスペクトルを表したグラフである。また、周波数スペクトルＳ_Ｌは、左旋偏波アンテナ１０ｂによって受信された信号のスペクトルを表したグラフである。また、周波数スペクトルＳ’は、加算器１１による処理後の信号のスペクトルを表したグラフである。なお、これらのグラフにおいて、縦軸は振幅であり、横軸は周波数である。

周波数スペクトルＳには、右旋円偏波であるＧＰＳ信号Ｇ_Ｒと妨害波信号Ｊが含まれている。ここでいう妨害波信号Ｊは、例えば車両外部からの電波や車載器２００内部の電気部品のクロック又は高調波信号等であり、一般に直線偏波として作用する。なお、図４の各グラフでは、説明の便宜上、妨害波信号ＪをＧＰＳ信号帯域の中心にのみ示している。しかしながら、このような妨害波は、実際にはＧＰＳ信号帯域にランダムに分布している。

ＧＰＳアンテナ１０ａは右旋偏波を受信可能なアンテナである為、周波数スペクトルＳ_Ｒには、ＧＰＳ信号Ｇ_Ｒと右旋偏波の妨害波信号Ｊ_Ｒが含まれる。また、左旋偏波アンテナ１０ｂは、左旋偏波を受信可能なアンテナである為、ＧＰＳ信号Ｇ_Ｒを受信せず、妨害波信号のみを受信する。従って、周波数スペクトルＳ_Ｌには、左旋偏波の妨害波信号Ｊ_Ｌのみが含まれる。なお、妨害波信号Ｊ_ＲとＪ_Ｌは、同一のパワーを有しているが、右旋偏波と左旋偏波との違いによりそれぞれ位相が異なっている。この位相は、各アンテナに入力する際の信号の偏波面の角度に依存して変化する。偏波面の角度は、例えば妨害波となり得る信号を発信する要因とアンテナとの位置関係によって決定される。

また、これらの周波数スペクトルを加算器１１で処理した後の周波数スペクトルＳ’には、ＧＰＳ信号Ｇ_Ｒと、妨害波信号Ｊ_ＲとＪ_Ｌとの合成信号である妨害波信号Ｊ’が含まれる。なお、妨害波信号Ｊ’は、上記位相差に応じて大きく変動する。図４では、その変動を分かり易くする為、妨害波信号Ｊ’に双方向矢印を付している。また、妨害波信号Ｊ’には、加算器１１で加算処理されたときの妨害波信号Ｊ_Ｒ＋Ｊ_Ｌ、加算器１１で減算処理されたときの妨害波信号Ｊ_Ｒ−Ｊ_Ｌ、加算器１１で加算及び減算処理のいずれも実行されなかったときの妨害波信号Ｊ_Ｒがある。

ここで、妨害波信号Ｊ_Ｒは以下の数１で示される。

また、妨害波信号Ｊ_Ｌは以下の数２で示される。

なお、ωｊは妨害波の周波数、Ｅｘは各アンテナのＸ軸成分、Ｅｙは各アンテナのＹ軸成分を示す。

ここで、各アンテナのＸ軸に対する妨害波の偏波面の角度θを考慮し、ＥｘをEjcosθとし、ＥｙをEjsinθとしたとき、妨害波信号Ｊ_ＲとＪ_Ｌとを加算した妨害波信号Ｊ_Ｒ＋Ｊ_Ｌを以下の数３で表すことができる。

また、妨害波信号Ｊ_ＲからＪ_Ｌを減算した妨害波信号Ｊ_Ｒ−Ｊ_Ｌを以下の数４で表すことができる。

ここで、図５は、数３及び４で表される式を座標系で示した図である。図５（ａ）は数３で表される式を座標系で示した図であり、図５（ｂ）は数４で表される式を座標系で示した図である。図５（ａ）及び（ｂ）を参照すると、妨害波信号Ｊ’（妨害波信号Ｊ_Ｒ＋Ｊ_Ｌ及びＪ_Ｒ−Ｊ_Ｌ）が、各アンテナのＸ軸に対する妨害波の偏波面の角度θに依存して変化することが明らかである。

また、図６に、角度θに対する妨害波信号の強度であって、数１の妨害波信号Ｊ_Ｒ、数３の妨害波信号Ｊ_Ｒ＋Ｊ_Ｌの振幅の絶対値|2Ejcosθ|、及び、数４の妨害波信号Ｊ_Ｒ−Ｊ_Ｌの振幅の絶対値|2Ejsinθ|の妨害波信号の強度を示す。なお、図６において、縦軸は妨害波信号の強度であり、横軸は角度θである。

図６を参照すると、各アンテナのＸ軸に対する妨害波の偏波面の角度θが６０°〜１２０°及び２４０°〜３００°の場合、妨害波信号Ｊ_Ｒ＋Ｊ_ＬがＧＰＳ信号に対する妨害波の影響が最も小さいものとなる。また、角度θが０°〜３０°、１５０°〜２１０°、及び、３３０°〜３６０°の場合、妨害波信号Ｊ_Ｒ−Ｊ_ＬがＧＰＳ信号に対する妨害波の影響が最も小さいものとなる。また、角度θが３０°〜６０°、１２０°〜１５０°、２１０°〜２４０°、及び、３００°〜３００°の場合、妨害波信号Ｊ_ＲがＧＰＳ信号に対する妨害波の影響が最も小さいものとなる。

例えば各アンテナのＸ軸に対する妨害波の偏波面の角度θが９０°の場合に上述した図３の妨害波軽減処理を実行すると、ＧＰＳ受信機１００は、「＋１」の重み付けデータによって加算処理された信号を用いて測位演算を実行する。また、各アンテナのＸ軸に対する妨害波の偏波面の角度θが２００°の場合には、「−１」の重み付けデータによって減算処理された信号を用いて測位演算を実行する。このように、最適となる重み付け処理は、妨害波の偏波面の角度θに依存して変化する。ＧＰＳ受信機１００は、この変化特性を利用して最適な重み付け処理を実行することにより、ＧＰＳ信号に対する妨害波の影響を最小限に抑えることができる。

次に、図面を参照して、様々な変形例の一部を示す。なお、以下の図面において、図１に示された本実施例１の車載器２００及び図２に示されたＧＰＳ受信機１００と同一の構成には、同一の符号を付してここでの詳細な説明は省略する。

図７は、本発明の実施例２の車載器に備えられたＧＰＳ受信機１００ｚの構成を示したブロック図である。本実施例２のＧＰＳ受信機１００ｚは、偏波切替部３１を備え、右旋偏波と左旋偏波の信号を同一のアンテナで受信するように構成されている。

偏波切替部３１は、右旋偏波と左旋偏波の両方の信号を受信可能な右左旋共用アンテナ１０ｃ、加算器１１、及び、重み付け回路１９を有している。右旋偏波の信号は、本実施例１と同様に、右左旋共用アンテナ１０ｃから加算器１１に直接出力される。また、左旋偏波の信号も、本実施例１と同様に、右左旋共用アンテナ１０ｃから重み付け回路１９に出力され、いずれかの重み付けデータが付加されて加算器１１に出力される。本実施例２の如くアンテナを単一にすると、ＧＰＳ受信機１００ｚを本実施例１と比較して小型化及びコストダウンさせることができる。

図８は、本発明の実施例３の車載器に備えられたＧＰＳ受信機１００ｙの構成を示したブロック図である。本実施例３のＧＰＳ受信機１００ｙは、ＲＦ部１ｙ及びデジタル処理部２ｙを備えている。ＲＦ部１ｙは、ＧＰＳアンテナ１０ａ、左旋偏波アンテナ１０ｂ、加算器１１、ＢＰＦ１２及び１５、ＬＮＡ１３、ダウンコンバータ１４、ＡＧＣ１６、ＴＣＸＯ１７、周波数シンセサイザー１８、重み付け回路１９、及び、重み付け制御部２０を有している。また、デジタル処理部２ｙは、Ａ／Ｄ変換部２２、復調部２３、測位演算部２４、インターフェース２５、妨害波抽出部２６、及び、測位演算入力データ制御部４１を有している。

図９は、本実施例３の妨害波軽減処理を示したフローチャートである。なお、本実施例３の妨害波軽減処理において、図３に示された本実施例１の妨害波軽減処理と同一の処理には、同一の符号を付してここでの詳細な説明は省略する。

本実施例３のＧＰＳ受信機１００ｙは、本実施例１のＧＰＳ受信機１００と同様にＳ１〜１２の処理を実行する。ここで、本実施例１では、重み付けされたＧＰＳ信号の復調処理が測位演算のタイミングと同期するように毎秒一回のタイミングで実行されている。これに対し、本実施例３では、測位演算は毎秒Ｎ回（Ｎは自然数）実行され、上記復調処理は毎秒３Ｎ回のタイミングで実行される。本実施例３において、例えばＮ＝１、すなわち本実施例１と同様の周期で測位演算が実行される場合、ＧＰＳ受信機１００ｙは、測位演算入力データ制御部４１によって重み付け制御部２０を制御し、「＋１」、「０」、「−１」の重み付けデータの各々によって処理された三種類のＧＰＳ信号の復調処理を毎秒一回ずつ実行する（すなわち復調処理を毎秒三回実行する）。なお、Ｓ１２の処理において、ＧＰＳ受信機１００ｙは、妨害波抽出部２６に保持された三種類の情報を測位演算入力データ制御部４１に出力する。

Ｓ１３の処理において、ＧＰＳ受信機１００ｙは、測位演算入力データ制御部４１を制御し、入力された上記三種類の情報に含まれるＣＮ比の各々を比較する（Ｓ１３）。そして最も高いＣＮ比を有したＧＰＳ信号を測位に使用する信号として選択し、測位演算部２４に対して指示信号を出力する（Ｓ２１）。測位演算部２４は、前記の指示信号に応じ、復調部２３で復調された三種類のＧＰＳ信号の中から１つを選択して測位演算を実行する。これにより、測位演算部２４は、妨害波の影響の最も低いＧＰＳ信号を測位演算に常に使用することができる。

なお、本実施例３において、右旋偏波と左旋偏波を受信するアンテナが本実施例１と同様に別個のものであるが、本実施例２と同様に単一のアンテナで両方の偏波を受信できるように構成しても良い。

例えば車両内部の電気部品からの妨害波が車両外部のものよりも極めて強力な場合、アンテナのＸ軸に対する妨害波の偏波面の角度θは、妨害波となり得る信号を発信する要因（前記の電気部品）とアンテナとの位置関係に準じ、固定された状態となる。本実施例１では、付加される重み付けデータを、ＣＮ比が所定の閾値以下の場合を除いて基本的には固定している。この為、ＧＰＳ受信機１００の制御負担が本実施例３よりも少ない。従って、角度θが固定されるような状況下においては、本実施例１のＧＰＳ受信機１００が最も有効である。

これに対し、例えば車両外部からの妨害波が車両内部の電気部品のものよりも極めて強力な場合、角度θは、車両の移動によって変動し易い。本実施例３では、付加される重み付けデータを所定の順序で常に変更している。本実施例１と比較すると、角度θの変動に対する応答速度が速い為、より正確な測位演算を実行することができる。従って、角度θが変動するような状況下においては、本実施例３のＧＰＳ受信機１００ｙが最も有効である。

以上が本発明の実施例である。本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば、本実施例においてＲＦ部１に配置されているものをデジタル処理部２に配置しても良く、又、デジタル処理部２に配置されているものをＲＦ部１に配置しても良い。

本発明の実施例１の車載器の構成を示したブロック図である。 本実施例１のＧＰＳ受信機の構成を示したブロック図である。 本実施例１の妨害波軽減処理を示したフローチャートである。 各段階における信号の状態を説明する為の図である。 数３及び４で表される式を座標系で示した図である。 角度θに対する各妨害波信号の強度を示す。 本実施例２のＧＰＳ受信機の構成を示したブロック図である。 本実施例３のＧＰＳ受信機の構成を示したブロック図である。 本実施例３の妨害波軽減処理を示したフローチャートである。

符号の説明

１ ＲＦ部
２ デジタル処理部
１０ａ ＧＰＳアンテナ
１０ｂ 左旋偏波アンテナ
１１ 加算器
１９ 重み付け回路
２０ 重み付け制御部
２１ 妨害波比較部
２３ 復調部
２４ 測位演算部
２６ 妨害波抽出部
１００ ＧＰＳ受信機
１０８ 制御部
１１０ メモリ
１１２ モニタ
２００ 車載器

Claims (8)

1. 位置情報を取得する為のＧＰＳ受信機において、
   ＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号を受信可能なＧＰＳアンテナと、
   左旋偏波の信号を受信可能な左旋偏波アンテナと、
   受信された左旋偏波の信号に、それぞれ異なる複数の重み付けデータを選択的に付加する重み付け付加手段と、
   付加された重み付けデータに応じ、受信された右旋偏波の信号と該左旋偏波の信号とに対して所定の処理を実行する信号処理手段と、
   所定の処理が実行された処理後信号の妨害波のレベルを検知する妨害波レベル検知手段と、
   それぞれ異なる重み付けデータによって処理された処理後信号の各々の妨害波のレベルを比較する妨害波レベル比較手段と、
   該左旋偏波の信号に付加される重み付けデータを、比較結果に応じて設定する重み付けデータ設定手段と、を備えたこと、を特徴とするＧＰＳ受信機。
2. 前記妨害波レベル検知手段によって検知される妨害波のレベルが所定の閾値以上となったとき、該左旋偏波の信号に付加される重み付けデータを再設定すること、を特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ受信機。
3. 複数の重み付けデータの各々が、該右旋偏波の信号と左旋偏波の信号とを加算する為のもの、右旋偏波の信号から左旋偏波の信号を減算する為のもの、右旋偏波の信号に対して加算及び減算処理のいずれも実行しない為のものであること、を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のＧＰＳ受信機。
4. 該妨害波のレベルは、該処理後信号のＣＮ比であること、を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＧＰＳ受信機。
5. 右旋偏波の信号を受信する機能と左旋偏波の信号を受信する機能が単一のアンテナに付与されたこと、を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＧＰＳ受信機。
6. 位置情報を取得する為のＧＰＳ受信機において、
   ＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号を受信可能なＧＰＳアンテナと、
   左旋偏波の信号を受信可能な左旋偏波アンテナと、
   受信された左旋偏波の信号に、それぞれ異なる複数の重み付けデータを所定の順序で繰り返し付加する重み付け付加手段と、
   付加された重み付けデータに応じ、受信された右旋偏波の信号と該左旋偏波の信号とに対して所定の処理を実行する信号処理手段と、
   所定の処理が実行された処理後信号の妨害波のレベルを検知する妨害波レベル検知手段と、
   それぞれ異なる重み付けデータによって処理された処理後信号の各々の妨害波のレベルを比較する妨害波レベル比較手段と、
   複数の処理後信号の中から測位演算に用いるものを、比較結果に応じて選択する信号選択手段と、を備えたこと、を特徴とするＧＰＳ受信機。
7. 受信されたＧＰＳ信号を処理するＧＰＳ信号処理方法において、
   ＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号と、左旋偏波の信号を受信する受信ステップと、
   受信された左旋偏波の信号に、それぞれ異なる複数の重み付けデータを選択的に付加する重み付け付加ステップと、
   付加された重み付けデータに応じ、受信された右旋偏波の信号と該左旋偏波の信号とに対して所定の処理を実行する信号処理ステップと、
   所定の処理が実行された処理後信号の妨害波のレベルを検知する妨害波レベル検知ステップと、
   それぞれ異なる重み付けデータによって処理された処理後信号の各々の妨害波のレベルを比較する妨害波レベル比較ステップと、
   該左旋偏波の信号に付加される重み付けデータを、比較結果に応じて設定する重み付けデータ設定ステップと、を含んだこと、を特徴とするＧＰＳ信号処理方法。
8. 受信されたＧＰＳ信号を処理するＧＰＳ信号処理方法において、
   ＧＰＳ信号を含む右旋偏波の信号と、左旋偏波の信号を受信する受信ステップと、
   受信された左旋偏波の信号に、それぞれ異なる複数の重み付けデータを選択的に付加する重み付け付加ステップと、
   付加された重み付けデータに応じ、受信された右旋偏波の信号と該左旋偏波の信号とに対して所定の処理を実行する信号処理ステップと、
   所定の処理が実行された処理後信号の妨害波のレベルを検知する妨害波レベル検知ステップと、
   それぞれ異なる重み付けデータによって処理された処理後信号の各々の妨害波のレベルを比較する妨害波レベル比較ステップと、
   複数の処理後信号の中から測位演算に用いるものを、比較結果に応じて選択する信号選択ステップと、を含んだこと、を特徴とするＧＰＳ信号処理方法。

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