JP2007078703A

JP2007078703A - Ｇｐｓ受信機

Info

Publication number: JP2007078703A
Application number: JP2006299281A
Authority: JP
Inventors: Mikio Araki; 幹夫荒木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】周囲環境のノイズレベルのみを正確に計測してしきい値レベルを安定かつ正確に決定し、ＧＰＳ受信信号の捕捉制度を向上させることができるＧＰＳ受信機を提供する。
【解決手段】衛星ごとの拡散コードによりスペクトラム拡散された衛星３０（１）〜３０（Ｎ）からの信号を受信するＧＰＳ受信機において、車載機器１９の立ち上がり時の過渡的な状態での影響を回避し、周囲環境のノイズレベルのみを正確に計測してしきい値レベルを安定かつ正確に決定し、ＧＰＳ受信信号の捕捉制度を向上するようにしたものである。
【選択図】図４

Description

この発明は、衛星毎の拡散コードによりスペクトラム拡散された信号を受信するＧＰＳ受信機及びＧＰＳ受信方法に関するものである。

図１は従来のＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図であり、１は衛星毎の拡散コードによりスペクトラム拡散された衛星３０（１）〜３０（Ｎ）からの信号を受信するアンテナ、２はアンテナ１により受信された信号を入力し処理可能周波数に変換する周波数ダウンコンバータ、３（１）〜３（Ｍ）は制御部４から与えられる拡散コードにより受信された衛星毎の拡散コードを逆拡散する相関器、５は各相関器３（１）〜３（Ｍ）からの出力信号を入力する信号処理部である。通常、衛星のＮ個に対し相関器のＭ個はＮ＞Ｍの関係にあり、Ｍ＝８のときは８チャンネルのＧＰＳ受信機、つまり同時に８個の衛星を捕獲できるものである。

図２は上記の制御部４および信号処理部５の詳細構成を示す図である。制御部４は、全ての衛星３０（１）〜３０（Ｎ）の拡散コード＃１〜＃Ｎとこれ等の拡散コードの何れにも一致しない拡散コード＃Ｘを記憶した拡散コードメモリ部４ａ、この拡散コードメモリ部４ａから拡散コード＃１〜＃Ｎの内のｎ個分の拡散コードを読み出し、相関器インタフェース（Ｉ／Ｆ）回路４ｃを介して、相関器３（１）〜３（Ｍ）に出力するＣＰＵ４ｂとを備えている。

また、信号処理部５は、図３に示すように、ノイズレベルＶ１に一定電位レベルＶ２を付加してしきい値Ｌを決めるしきい値演算部５ａと、相関器３（１）〜３（Ｍ）からの入力信号をしきい値Ｌと対比して有効な信号Ｓであるか否かを検出する信号レベル検出部５ｂと、この信号レベル検出部５ｂからの検出信号を受けることにより起動し、このときの相関器３（１）〜３（Ｍ）からの入力信号を復調する復調部（デコーダ部）５ｃとからなる信号判断部６を、各相関器３（１）〜３（Ｍ）に対応して備えるとともに、制御部４のＣＰＵ４ｂから与えられた拡散コードの位相と復調部５ｃより与えられた受信信号から得られる衛星位置により自位置を演算する位置演算部７とを備えたものである。

次に動作について説明する。
電源スイッチ８の投入により、車載機器９が起動（例えばアクセサリスイッチＯＮ）すると同時にＧＰＳ受信機１０も電源供給端子Ｐに接続されて作動する。まず、制御部４のＣＰＵ４ｂは、何れの衛星３０（１）〜３０（Ｎ）の拡散コードにも一致しない拡散コード＃Ｘを各々の相関器３（１）〜３（Ｍ）に入力し、相関器出力レベルを測定する。この時、相関器３（１）〜３（Ｍ）からの全ての出力はノイズとなる。このノイズを信号判断部６のしきい値演算部５ａに入力し、ノイズのレベルＶ１に予め決められた基準レベルＶ２を付加して、図３に示すようにしきい値レベルＬを決定する。

次いで制御部４のＣＰＵ４ｂは拡散コードメモリ部４ａから拡散コード＃１〜＃Ｎの内のｎ個分の拡散コードを読み出し、各々の拡散コードの位相を変化させ、相関器インタフェース（Ｉ／Ｆ）回路４ｃを介して、各々の相関器３（１）〜３（Ｍ）に出力すると同時に、各々の拡散コードの位相情報を位置演算部７に出力する。このとき得られる相関器３（１）〜３（Ｍ）からの出力信号を、信号判断部６の信号レベル検出部５ｂにおいてしきい値演算部５ａからのしきい値レベルＬと比較し、その出力信号が有効な信号Ｓであるかノイズであるかを判定する。上記出力信号がしきい値レベルＬより大きく有効な信号Ｓであることが判定されたときは、信号レベル検出部５ｂからの判定信号によって復調部５ｃを起動し、対応する相関器からの出力信号を復調して位置演算部７に供給する。位置演算部７では、制御部４のＣＰＵ４ｂから与えられた拡散コードの位相と復調部５ｃより与えられた受信信号から得られる衛星位置により自位置を演算する。なお、この自位置を演算する仕方は公知の技術を利用すればよいので、具体的な説明は省略する。

従来のＧＰＳ受信機は、以上のように、車載機器９の起動時に同時に起動してノイズ測定を行うため、車載機器９の立ち上がり時の過渡的な状態でのノイズ測定となる。この結果、周囲環境のノイズに車載機器９の立ち上がり時に生じるノイズが加わり変動する。この変動ノイズレベルに一定の基準レベルを加えてしきい値レベルＬを決定するため、しきい値レベルＬが必要以上に高くなる場合や低くなる場合がある。この結果、このしきい値レベルＶ１と比較して受信信号の中から有効な信号Ｓを抽出する場合、弱い電波、つまり低い受信信号を受信できなくなる。または、信号を受信できない場合でも、有効な信号と判断して位置演算に使用するため、正確な位置演算ができなくなる等の不都合が生じるという課題があった。

この発明は上記従来の課題を解消するためになされたもので、周囲環境のノイズレベルのみを正確に計測してしきい値レベルを安定かつ正確に決定し、ＧＰＳ受信信号の捕捉精度を向上するＧＰＳ受信機を得ることを目的とする。

この発明に係るＧＰＳ受信機は、複数の衛星から受信した受信信号の拡散コードと制御部から与えられた拡散コードとを入力して逆拡散により衛星毎の信号を出力する複数の相関器と、この各相関器の受信信号から得られる衛星位置と制御部から与えられる拡散コードの位相により自位置を演算する位置演算部とを有するＧＰＳ受信機において、前記制御部から全ての衛星のうちの何れの衛星の拡散コードとも異なる拡散コードを入力して常時ノイズ測定を専用に行う１つの相関器を前記複数の相関器の中から選択して使用するものである。

このことによって、受信を止めることなく、常時、ノイズ測定が可能となり、異常なノイズレベルの検出によるしきい値レベルＬの変動を防止することができる。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図４はこの発明におけるＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図であり、１１は衛星毎の拡散コードによりスペクトラム拡散された衛星３０（１）〜３０（Ｎ）からの信号を受信するアンテナ、１２はアンテナ１１により受信された信号を入力し、処理可能周波数に変換する周波数ダウンコンバータ、１３（１）〜１３（Ｍ）は制御部１４から与えられる拡散コードにより受信された衛星毎の拡散コードを逆拡散する相関器、１５は各相関器１３（１）〜１３（Ｍ）からの出力信号を入力する信号処理部である。

図５は上記の制御部１４および信号処理部１５の詳細構成を示す図である。制御部１４は、全ての衛星３０（１）〜３０（Ｎ）の拡散コード＃１〜＃Ｎとこれ等の拡散コードの何れにも一致しない拡散コード＃Ｘを記憶した拡散コードメモリ部１４ａ、この拡散コードメモリ部１４ａから拡散コード＃１〜＃Ｎの内のｎ個分の拡散コードを読み出し、相関器インタフェース（Ｉ／Ｆ）回路１４ｃを介して、相関器１３（１）〜１３（Ｍ）に出力するＣＰＵ１４ｂとを備えている。

また、信号処理部１５は、前記図３に示すように、ノイズレベルＶ１に一定電位レベルＶ２を付加してしきい値Ｌを決めるしきい値演算部１５ａと、対応する相関器からの入力信号をしきい値Ｌと対比して有効な信号Ｓであるか否かを判断する信号レベル検出部１５ｂと、この信号レベル検出部１５ｂから検出信号を受けることにより起動し、このときの相関器からの入力信号を復調する復調部（デコーダ部）１５ｃとからなる信号判断部１６を各相関器１３（１）〜１３（Ｍ）に対応して備え、各信号判断部１６の復調部１５ｃからの出力信号を受けて位置を演算する位置演算部１７を備えたものである。１８は電源スイッチ、１９は車載機器、２０は電源スイッチ１８を介して電源供給端子ＰとＧＰＳ受信機２１との間に接続された遅延回路である。

次に動作について説明する。
電源スイッチ１８を閉じると、まず、車載機器１９が電源供給端子Ｐに接続されて起動し（図６ｔ１）、この起動から遅延回路２０で決定された遅延時間Ｔ（車載機器１９の立ち上がり時の過渡的ノイズが消滅するに要する時間）の経過後（図６ｔ２）にＧＰＳ受信機２１が電源供給端子Ｐに接続されて起動する。

まず、制御部４のＣＰＵ１４ｂは、何れの衛星３０（１）〜３０（Ｎ）の拡散コードにも一致しない拡散コード＃Ｘを各々の相関器１３（１）〜１３（Ｍ）に入力し、相関器出力レベルを測定する。この時、相関器１３（１）〜１３（Ｍ）からの全ての出力はノイズとなる。このノイズを信号判断部１６のしきい値演算部１５ａに入力し、このノイズのレベルに予め決められた基準レベルＶ２を付加し、前記図３に示すようにしきい値レベルＬを決定する。

次いで制御部１４のＣＰＵ１４ｂは拡散コードメモリ部１４ａから拡散コード＃１〜＃Ｎの内のｎ個分の拡散コードを読み出し、各々の拡散コードの位相を変化させ、相関器インタフェース（Ｉ／Ｆ）回路１４ｃを介して、各々の相関器１３（１）〜１３（Ｍ）に出力すると同時に、各々の拡散コードの位相情報を位置演算部１７に出力する。このとき対応する相関器からの出力信号を、信号判断部１６の信号レベル検出部１５ｂにおいてしきい値演算部１５ａからのしきい値レベルＬと比較し、その出力信号が有効な信号Ｓ（図３参照）であるかノイズであるかを判定する。

上記出力信号がしきい値レベルＬより大きく有効な信号Ｓであることが判定されたときは、信号レベル検出部１５ｂからの検出信号によって復調部１５ｃを起動し、上記判定時における相関器１３（１）〜１３（Ｍ）からの出力信号を復調して位置演算部１７に供給する。位置演算部１７では、制御部１４のＣＰＵ１４ｂから与えられた拡散コードの位相と復調部１５ｃより与えられた受信信号から得られる衛星位置により自位置を演算する。なお、この自位置を演算する仕方は公知の技術を利用すればよいので、具体的な説明は省略する。

以上のように、この実施の形態１によれば、ノイズ変動の大きな車載機器１９の起動タイミングとはずらしてノイズ測定を行うことにより、安定したノイズ測定を行うことができる。この測定したノイズレベルＶ１と基準レベルＶ２から設定するしきい値レベルＬも安定して得られ、不必要に高いしきい値レベルＬが設定されることがない。この結果、このしきい値レベルＬを用いることにより、受信強度の弱い受信信号であっても確実に受信することができ、ＧＰＳ受信信号の捕捉精度を向上する。

実施の形態２．
図７はこの発明におけるＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図であり、前記図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図７において、１３（Ｍ＋１）はノイズ測定専用の相関器であり、図４における遅延回路２０は用いていない。

図８は上記の制御部１４および信号処理部１５の詳細構成を示す図であり、ノイズ測定専用である相関器１３（Ｍ＋１）の出力側は各信号判断部１６のしきい値演算部１５ａに接続され、他の相関器１３（１）〜１３（Ｍ）の出力側は各信号判断部１６の信号レベル検出器１５ｂと復調部１５ｃに接続されている。他の構成は前記図５に示す構成と同じであるが、図５における遅延回路２０は用いていない。

次に動作について説明する。
電源スイッチ１８を閉じると、まず、車載機器１９とＧＰＳ受信機２１が電源供給端子Ｐに接続されて、それぞれ起動する。
そして、制御部１４のＣＰＵ１４ｂはノイズ測定専用の相関器１３（Ｍ＋１）に何れの衛星３０（１）〜３０（Ｎ）の拡散コードにも一致しない拡散コード＃Ｘを入力し、相関器出力レベルを測定する。この時、相関器１３（Ｍ＋１）からの出力はノイズとなるので、このノイズを各信号判断部１６のしきい値演算部１５ａに入力し、得られたノイズのレベルＶ１に予め決められた基準レベルＶ２を付加して、前記図３に示すようにしきい値レベルＬを決定する。この相関器１３（Ｍ＋１）によるノイズ測定は、電源スイッチ１８を開くまで連続して行われるので、変動するノイズレベルＶ１に対応してしきい値レベルＬが修正変更して得られる。

次いでＣＰＵ１４ｂは相関器１３（１）〜１３（Ｍ）のそれぞれに衛星３０（１）〜３０（Ｎ）の拡散コードに一致する所望の拡散コード＃１〜＃Ｎの内、現在天空に存在すると予測されるｎ個分の拡散コードを入力し、前記実施の形態１と同様の動作によって、位置演算部１７では、制御部１４のＣＰＵ１４ｂから与えられた拡散コードの位相と復調部１５ｃより与えられた受信信号から得られる衛星位置により自位置を公知の技術により演算する。

以上のように、この実施の形態２によれば、受信を止めることなく、常時周囲環境のノイズレベルＶ１を正確に測定し、この測定したノイズレベルＶ１に基づいてしきい値レベルＬを修正変更することにより、受信強度の弱い受信信号であっても確実に受信することができ、受信精度が向上する。

なお、図示例は相関器１３（Ｍ＋１）をノイズ測定専用として説明したが、例えば信号処理部１５に乱数発生器を設け、この乱数発生器の出力で相関器１３（１）〜１３（Ｍ）の中の１つをノイズ測定用として選択する。あるいは所定時間受信をしなかった相関器をノイズ測定用として使用するようにしても良い。

実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３によるＧＰＳ受信方法を説明するフローチャートであり、測定したノイズレベルが予め実験、設計等で決めた所定範囲外であった場合の対応処理を行うものである。まず、電源スイッチ１８を閉じると、車載機器１９とＧＰＳ受信機２１が電源供給端子Ｐに接続されて起動し、ＧＰＳ受信機２１はある衛星からの電波を捕らえてノイズ測定を行う（ステップＳＴ１）。

次いで、測定したノイズレベルＶ１が予め実験等で定めた所定範囲内かを判定し（ステップＳＴ２）、ＮＯであれば、ステップＳＴ１に戻り、別の衛星からの電波を捕らえて再度ノイズ測定を繰り返して、測定したノイズレベルＶ１が所定範囲内になるまで繰り返す。なお、数回測定を繰り返してもノイズレベルＶ１が所定範囲外の場合は、そのままそのノイズ測定値を使用するもので、ＧＰＳ受信信号に基づく自位置演算を必要以上に遅らせることがない。

そして、ステップＳＴ２の判断結果がＹＥＳになると、制御部１４から相関器１３（１）〜１３（Ｍ）のそれぞれに衛星３０（１）〜３０（Ｎ）の拡散コードに一致する所望の拡散コードを入力して、衛星３０（１）〜３０（Ｎ）の内のｍ個分からの信号を受信する次の処理に移行する（ステップＳＴ３）。

以上のように、この実施の形態３によれば、測定したノイズレベルＶ１が所定範囲外であった場合、測定したノイズレベルＶ１が所定範囲内になるまで測定を繰り返すことにより、何らかの原因によって生じた異常なノイズレベルＶ１に基づいてしきい値レベルＬを設定することを防止することができる。この結果、安定したノイズ測定を行うことができ、この測定したノイズレベルＶ１と基準レベルとからしきい値レベルＬを安定に設定することができる。

以上のように、この発明に係るＧＰＳ受信機は、車載機器１９の立ち上がり時の過渡的な状態での影響を回避し、周囲環境のノイズレベルのみを正確に計測してしきい値レベルを安定かつ正確に決定するものである。

従来のＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図である。そのＧＰＳ受信機の制御部および信号処理部の詳細構成図である。ノイズ測定に基づくしきい値レベル設定の説明図である。この発明におけるＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図である。そのＧＰＳ受信機の制御部および信号処理部の詳細構成図である。ノイズ測定開始時の説明図である。この発明における他のＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図である。そのＧＰＳ受信機の制御部および信号処理部の詳細構成図である。ノイズ測定の繰り返し動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１１アンテナ、１２周波数ダウンコンバータ、１３相関器、１４制御部、１４ａ拡散コードメモリ部、１４ｂＣＰＵ、１４ｃ相関器インタフェース（Ｉ／Ｆ）回路、１５信号処理部、１５ａしきい値演算部、１５ｂ信号レベル検出部、１５ｃ復調部、１６信号判断部、１７位置演算部、１８電源スイッチ、１９車載機器、２０遅延回路、２１ＧＰＳ受信機、３０衛星。

Claims

拡散コードによりスペクトラム拡散された複数の衛星からの電波を受信し、その受信信号周波数を処理可能周波数に変換する周波数ダウンコンバータと、受信信号の拡散コードと制御部から与えられた拡散コードとを入力して逆拡散により衛星毎の信号を出力する複数の相関器と、この各相関器の受信信号から得られる衛星位置と制御部から与えられる拡散コードの位相により自位置を演算する位置演算部とを有するＧＰＳ受信機において、前記制御部から全ての衛星のうちの何れの衛星の拡散コードとも異なる拡散コードを入力して常時ノイズ測定を専用に行う１つの相関器を前記複数の相関器の中から選択して使用することを特徴とするＧＰＳ受信機。