JP2007101441A - 測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】膨大なデータの蓄積が不要であり、かつ、高精度の時刻情報を有しないにもかかわらず、測位の基礎となる符号の受信感度を向上させることができる測位装置等を提供すること。
【解決手段】時刻情報を取得する時刻情報取得手段と、衛星軌道情報と時刻情報に基づいて、測位時に受信する単位情報である測位時単位情報を予想する測位時単位情報予想手段と、測位時単位情報に基づいて、衛星信号に乗せられている測位基礎符号の極性が反転している割合を示す極性反転割合情報を生成する極性反転割合情報生成手段と、極性反転割合情報に基づいて、測位基礎符号の極性を維持又は反転させる測位基礎符号極性調整手段と、測位基礎符号と、測位装置２０が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行うコヒーレント手段等を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、測位衛星からの電波を利用する測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。

従来、衛星航法システムである例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用してＧＰＳ受信機の現在位置を測位する測位システムが実用化されている。
このＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星の軌道等を示す航法メッセージ（概略衛星軌道情報：アルマナック、精密衛星軌道情報：エフェメリス等を含む）に基づいて、ＧＰＳ衛星からの電波（以後、衛星電波と呼ぶ）に乗せられている擬似雑音符号（以後、ＰＮ（Ｐｓｕｅｄｏ ｒａｎｄａｍ ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ）符号と呼ぶ）の一つであるＣ／Ａ（Ｃｌｅａｒ ａｎｄ ＡｃｑｕｉｓｉｏｎまたはＣｏａｒｓｅ ａｎｄ Ａｃｃｅｓｓ）コードを受信する。Ｃ／Ａコードは、測位の基礎となる符号である。
ＧＰＳ受信機は、そのＣ／ＡコードがどのＧＰＳ衛星から発信されたものであるかを特定したうえで、そのＣ／Ａコードの発信時刻と受信時刻に基づいて、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機の距離（擬似距離）を算出する。そして、ＧＰＳ受信機は、３個以上のＧＰＳ衛星についての擬似距離と、各ＧＰＳ衛星の衛星軌道上の位置に基づいて、ＧＰＳ受信機の位置を測位するようになっている（特開平１０−３３９７７２号公報等参照）。
そして、Ｃ／Ａコードの受信感度（Ｓ／Ｎ比）を上げる方法として、受信したＣ／ＡコードとＧＰＳ受信機が有しているレプリカのＣ／Ａコードの相関をとり、その相関値を積算するコヒーレント積分（以後、単にコヒーレントと呼ぶ）と、コヒーレントの結果を積算するインコヒーレント積分（以後、単にインコヒーレントと呼ぶ）が一般的に行われている。
ここで、上述の衛星軌道情報とＣ／Ａコードは共に衛星電波に乗っているから、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率のＣ／Ａコードは、５０ｂｐｓの衛星軌道情報によって２０ｍｓｅｃに１回の割合で極性が反転する可能性がある。このため、反転していないＣ／Ａコードと反転しているＣ／Ａコードの相関値が互いに相殺し合い、コヒーレントによる相関積算値が低下する結果、Ｃ／Ａコードの受信感度が十分に上がらないという問題がある。
これに対して、受信機端末が、ＰＮ信号（Ｃ／Ａコード）を２０種類の擬似パターンによって、それぞれ極性を変更し、極性を変化させたＰＮ信号を同期加算することによって感度を向上する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
また、基地局から航法メッセージの情報をもらって、受信したＣ／Ａコードに乗算して極性を同一化する技術も提案されている（例えば、特許文献２）。
特開２００４−３４０８５５号公報 ＵＳ６３２９９４６Ｂ１

しかし、特許文献１に記載の技術によれば、２０種類の擬似パターンのうち、１種類の擬似パターンのみがＰＮ信号の極性を同一化することができるに過ぎず、測位計算に使用しない無駄な処理によって処理時間が長くなり、また、膨大なデータを蓄積する必要があるため、ＧＰＳ受信機の処理負担が大きくなる。
また、特許文献２に記載の技術によれば、航法データが反転する位置を特定するために、１ミリ秒（ｍｓｅｃ）以下の高精度の時刻が必要になるという問題がある。

そこで、本発明は、膨大なデータの蓄積が不要であり、かつ、高精度の時刻情報を有しないにもかかわらず、測位の基礎となる符号の受信感度を向上させることができる測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。

前記目的は、第１の発明によれば、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、現在位置を測位する測位装置であって、前記衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、前記測位衛星の衛星軌道を示し、複数の単位情報から構成される衛星軌道情報を取得する衛星軌道情報取得手段と、時刻情報を取得する時刻情報取得手段と、前記衛星軌道情報と前記時刻情報に基づいて、測位時に受信する前記単位情報である測位時単位情報を予想する測位時単位情報予想手段と、前記測位時単位情報に基づいて、前記衛星信号に乗せられている測位基礎符号の極性が反転している割合を示す極性反転割合情報を生成する極性反転割合情報生成手段と、前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させる測位基礎符号極性調整手段と、前記測位基礎符号と、前記測位装置が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行うコヒーレント手段と、前記複数の相関積算値を積算する処理であるインコヒーレントを行ってインコヒーレント情報を生成するインコヒーレント情報生成手段と、前記インコヒーレント情報に基づいて、前記測位装置の現在位置を示す現在位置情報を生成する現在位置情報生成手段と、を有することを特徴とする測位装置により達成される。

第１の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記極性反転割合情報生成手段を有するから、前記測位時単位情報に基づいて、前記極性反転割合情報を生成することができる。
そして、前記測位装置は、前記測位基礎符号極性調整手段を有するから、前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させることができる。
そして、前記測位装置は、極性が維持又は反転させられた前記測位基礎符号と、前記測位装置が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行い、さらにインコヒーレントを行い、前記現在位置情報を生成することができる。
上述のように、前記測位装置は、前記極性反転割合情報に基づいて極性を維持又は反転した前記測位基礎符号を使用して前記コヒーレントを行うから、前記測位基礎符号の相関値が互いに相殺し合うことを低減することができる。
この結果、前記インコヒーレント情報に示される受信感度が向上し、精度よく前記現在位置情報を生成することができる。
上述のように、前記測位装置は、測位時の前記単位情報を予測し、前記極性反転割合情報を生成し、その前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させるから、測位計算に使用しない無駄な処理はなく、膨大なデータを蓄積する必要もない。
また、前記時刻情報の時刻精度は、測位時に使用する前記単位情報を予想することができる程度で足りるから、高精度の前記時刻情報は必要がない。
これにより、膨大なデータの蓄積が不要であり、かつ、高精度の時刻情報を有しないにもかかわらず、測位の基礎となる符号の受信感度を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明の構成において、前記極性反転割合情報に基づいて、前記コヒーレントを行うコヒーレント時間を決定するコヒーレント時間決定手段を有し、前記コヒーレント情報生成手段は、前記コヒーレント時間決定手段が決定した前記コヒーレント時間に基づいて、前記コヒーレントを行う構成となっていることを特徴とする測位装置である。

一般に、信号の相殺がない場合（極性反転がない場合）には、信号の受信感度（Ｓ／Ｎ比）は、例えば、１０×ｌｏｇ（Ｎ）＋１０×ｌｏｇ（ｓｑｒｔＭ）という感度計算式で算出することができる（なお、ｓｑｒｔは√を意味する）。この感度計算式において、Ｎはコヒーレント時間を示し、Mはコヒーレント回数を示す。コヒーレント及びインコヒーレントは一定の時間において行われるため、コヒーレント時間Ｎが長くなるほどコヒーレント回数Ｍは少なくなり、コヒーレント時間Ｎが短くなるほどコヒーレント回数Ｍは多くなる。上述の感度計算式から、コヒーレント時間を長くすることが、受信感度が向上に有効であることがわかる。
ところが、信号の相殺がある場合（極性反転がある場合）には、上述の感度計算式においてコヒーレント時間Ｎを長くすると、相殺される割合が高くなり、かえって受信感度が低下する。したがって、相関値の相殺がある場合には、コヒーレント時間Ｎを短くして、コヒーレント回数Ｍを多くするほうが大きな感度を得ることができる。
この点、第２の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記コヒーレント時間決定手段を有するから、前記極性反転割合情報に基づいて、前記コヒーレント時間を決定することができる。このため、前記極性反転割合情報に基づいて、受信感度を向上することができるように前記コヒーレント時間を設定することができる。

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明のいずれかの構成において、前記時刻情報は、現在時刻を示す現在時刻情報と前記時刻情報の時刻精度を示す時刻精度情報を含み、前記時刻精度情報に基づいて、前記単位情報の種類を選択する単位情報種類選択手段を有することを特徴とする測位装置である。

前記単位情報のコード長が短いほど、精度よく前記極性反転割合情報を生成し、前記測位基礎符号の極性を調整し、さらに、前記コヒーレント時間を決定することができる。そして、前記測位装置が有する時刻の時刻精度が高いほど、コード長が短い前記単位情報を選択することができる。
この点、第３の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記単位情報種類選択手段によって、前記時刻情報の時刻精度に応じて前記単位情報の種類を選択することができるから、前記測位基礎符号の受信感度を一層向上することができる。

前記目的は、第４の発明の構成によれば、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、現在位置を測位する測位装置が、前記衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、前記測位装置が、前記測位衛星の衛星軌道を示し、複数の単位情報から構成される衛星軌道情報を取得する衛星軌道情報取得ステップと、前記測位装置が、時刻情報を取得する時刻情報取得ステップと、前記測位装置が、前記衛星軌道情報と前記時刻情報に基づいて、測位時に受信する前記単位情報である測位時単位情報を予測する測位時単位情報予測ステップと、前記測位装置が、前記測位時単位情報に基づいて、前記衛星信号に乗せられている測位基礎符号の極性が反転している割合を示す極性反転割合情報を生成する極性反転割合情報生成ステップと、前記測位装置が、前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させる測位基礎符号極性調整ステップと、前記測位装置が、前記測位基礎符号と、前記測位装置が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行うコヒーレントステップと、前記測位装置が、前記複数の相関積算値を積算する処理であるインコヒーレントを行ってインコヒーレント情報を生成するインコヒーレント情報生成ステップと、前記測位装置が、前記インコヒーレント情報に基づいて、前記測位装置の現在位置を示す現在位置情報を生成する現在位置情報生成ステップと、を有することを特徴とする測位装置の制御方法によって達成される。

第４の発明の構成によれば、第１の発明の構成と同様に、高精度の時刻情報を有しないにもかかわらず、測位の基礎となる符号の受信感度を向上させることができる。

前記目的は、第５の発明によれば、コンピュータに、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、現在位置を測位する測位装置が、前記衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、前記測位装置が、前記測位衛星の衛星軌道を示し、複数の単位情報から構成される衛星軌道情報を取得する衛星軌道情報取得ステップと、前記測位装置が、時刻情報を取得する時刻情報取得ステップと、前記測位装置が、前記衛星軌道情報と前記時刻情報に基づいて、測位時に受信する前記単位情報である測位時単位情報を予測する測位時単位情報予測ステップと、前記測位装置が、前記測位時単位情報に基づいて、前記衛星信号に乗せられている測位基礎符号の極性が反転している割合を示す極性反転割合情報を生成する極性反転割合情報生成ステップと、前記測位装置が、前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させる測位基礎符号極性調整ステップと、前記測位装置が、前記測位基礎符号と、前記測位装置が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行うコヒーレントステップと、前記測位装置が、前記複数の相関積算値を積算する処理であるインコヒーレントを行ってインコヒーレント情報を生成するインコヒーレント情報生成ステップと、前記測位装置が、前記インコヒーレント情報に基づいて、前記測位装置の現在位置を示す現在位置情報を生成する現在位置情報生成ステップと、を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラムによって達成される。

前記目的は、第６の発明によれば、コンピュータに、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、現在位置を測位する測位装置が、前記衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、前記測位装置が、前記測位衛星の衛星軌道を示し、複数の単位情報から構成される衛星軌道情報を取得する衛星軌道情報取得ステップと、前記測位装置が、時刻情報を取得する時刻情報取得ステップと、前記測位装置が、前記衛星軌道情報と前記時刻情報に基づいて、測位時に受信する前記単位情報である測位時単位情報を予測する測位時単位情報予測ステップと、前記測位装置が、前記測位時単位情報に基づいて、前記衛星信号に乗せられている測位基礎符号の極性が反転している割合を示す極性反転割合情報を生成する極性反転割合情報生成ステップと、前記測位装置が、前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させる測位基礎符号極性調整ステップと、前記測位装置が、前記測位基礎符号と、前記測位装置が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行うコヒーレントステップと、前記測位装置が、前記複数の相関積算値を積算する処理であるインコヒーレントを行ってインコヒーレント情報を生成するインコヒーレント情報生成ステップと、前記測位装置が、前記インコヒーレント情報に基づいて、前記測位装置の現在位置を示す現在位置情報を生成する現在位置情報生成ステップと、を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって達成される。

以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明の実施の形態の端末２０等を示す概略図である。
図１に示すように、端末２０は、測位衛星である例えば、ＧＰＳ衛星１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄから、電波Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４を受信することができる。
電波Ｓ１等には各種のコード（符号）が乗せられている。そのうちの一つがＣ／ＡコードＳｃａである。このＣ／ＡコードＳｃａは、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率、１，０２３ｂｉｔ（＝１ｍｓｅｃ）のビット長の信号である。端末２０は、現在位置を測位する測位装置の一例であり、このＣ／Ａコードを使用して現在位置の測位を行う。このＣ／Ａコードは、測位基礎符号の一例である。

また、電波Ｓ１等に乗せられるコードとしては、アルマナックＳａｌ及びエフェメリスＳｅｈがある。アルマナックＳａｌはすべてのＧＰＳ衛星１２ａ等の概略の衛星軌道を示ス情報であり、エフェメリスＳｅｈは各ＧＰＳ衛星１２ａ等の精密な衛星軌道を示す情報である。アルマナックＳａｌ及びエフェメリスＳｅｈを総称して航法メッセージと呼ぶ。 航法メッセージは５０ｂｐｓのビット率の信号（すなわち、ビット長は２０ｍｓｅｃ）であり、複数である例えば、５つのサブフレーム（図示せず）から構成される。サブフレームは、コード長が３００ｂｉｔ（＝６ｓｅｃ）の信号である。このサブフレームは、複数である例えば、１０個のワードから構成される。ワードは、コード長が３０ｂｉｔ（＝６００ｍｓｅｃ）の信号である。航法メッセージは衛星軌道情報の一例であり、サブフレームとワードは単位情報の一例である。
上述のＣ／Ａコード及び航法メッセージは衛星信号の一例である。

Ｃ／Ａコードは、各ＧＰＳ衛星１２ａ等ごとに固有のコードであるが、上述の航法メッセージによって極性の反転を受ける。すなわち、Ｃ／Ａコードのコード長が１ｍｓｅｃであって、航法メッセージのビット長が２０ｍｓｅｃであるから、Ｃ／Ａコードは、２０ｍｓｅｃごとにその極性が反転している可能性がある。

端末２０は、例えば、３個以上の異なるＧＰＳ衛星１２ａ等からのＣ／Ａコードを受信して、現在位置を測位することができるようになっている。
端末２０は、まず、受信したＣ／ＡコードがどのＧＰＳ衛星に対応するものかを特定する。次に、Ｃ／Ａコードの位相を特定することによって、各ＧＰＳ衛星１２ａ等と端末２０との距離（以後、擬似距離と呼ぶ）を算出する。続いて、現在時刻における各ＧＰＳ衛星１２ａ等の衛星軌道上の位置と、上述の擬似距離に基づいて、現在位置の測位演算を行うことができるように構成されている。
端末２０は、上述のＣ／Ａコードの位相を特定するために、後述のコヒーレント処理及びインコヒーレント処理を行う。

（端末２０の主なハードウエア構成について）
図２は、端末２０の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図２に示すように、端末２０は、コンピュータを有し、コンピュータは、バス２２を有する。バス２２には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２４、記憶装置２６等が接続されている。記憶装置２６は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等である。
また、バス２２には、入力装置２８、電源装置３０、ＧＰＳ装置３２、表示装置３４、通信装置３６及び時計３８が接続されている。時計３８は、５乃至６秒程度の時刻精度の時計である。

（ＧＰＳ装置３２の構成について）
図３は、ＧＰＳ装置３２の構成を示す概略図である。
図３に示すように、ＧＰＳ装置３２は、ＲＦ部３２ａとベースバンド部３２ｂで構成される。
ＲＦ部３２ａは、アンテナ３３ａで電波Ｓ１等を受信する。そして、増幅器であるＬＮＡ３３ｂが、電波Ｓ１に乗せられているＣ／Ａコード等の信号を増幅する。そして、ミキサー３３ｃが、信号の周波数をダウンコンバートする。そして、直交（ＩＱ）検波器３３ｄが信号をＩＱ分離する。続いて、Ａ／Ｄコンバータ３３ｅ１及び３３ｅ２が、ＩＱ分離された信号をそれぞれデジタル信号に変換するように構成されている。
ベースバンド部３２ｂは、ＲＦ部３２ａからデジタル信号に変換された信号を受信し、信号の各チップ（図示せず）をサンプリングして積算し、ベースバンド部３２ｂが保持しているＣ／Ａコードとの相関をとることによって、受信したＣ／Ａコードを特定するように構成されている。

（端末２０の主なソフトウエア構成について）
図４は、端末２０の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図４に示すように、端末２０は、各部を制御する制御部１００、図２のＧＰＳ装置３２に対応するＧＰＳ部１０２、時計３８に対応する計時部１０４等を有している。
端末２０は、また、各種プログラムを格納する第１記憶部１１０、各種情報を格納する第２記憶部１５０を有する。

図４に示すように、端末２０は、第２記憶部１５０に、航法メッセージ１５２を格納している。航法メッセージ１５２は、アルマナック１５２ａ及びエフェメリス１５２ｂを含む。
端末２０は、アルマナック１５２ａ及びエフェメリス１５２ｂを、測位のために使用する。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、衛星信号受信プログラ１１２を格納している。衛星信号受信プログラム１１２は、制御部１００が、ＧＰＳ部１０２によって、ＧＰＳ衛星１２ａ等から電波Ｓ１等に乗せられたＣ／Ａコード等を受信するためのプログラムである。すなわち、衛星信号受信プログラム１１２と制御部１００は、衛星信号受信手段の一例である。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、衛星軌道情報取得プログラム１１４を格納している。衛星軌道情報取得プログラム１１４は、制御部１００が、第２記憶部１５０から例えば、エフェメリス１５２ｂを取得するためのプログラムである。すなわち、衛星軌道情報取得プログラム１１４と制御部１００は、衛星軌道情報取得手段の一例である。
なお、本実施の形態とは異なり、制御部１００は、通信装置３６（図２参照）によって図示しない外部サーバと通信し、外部サーバからエフェメリスを取得するようにしてもよい。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、時刻情報取得プログラム１１６を格納している。時刻情報取得プログラム１１６は、制御部１００が、現在時刻を示す時刻情報１５４を取得するためのプログラムである。時刻情報１５４は時刻情報の一例であり、時刻情報取得プログラム１１６と制御部１００は時刻情報取得手段の一例である。
制御部１００は、計時部１０４または、受信した電波Ｓ１等から時刻情報１５４を取得する。計時部１０４から時刻情報１５４を取得した場合の時刻精度は、５乃至６秒である。電波Ｓ１等に乗せられた航法メッセージのＺｃｏｕｎｔによって、時刻情報１５４を取得した場合の時刻精度は、例えば、５ｍｓｅｃである。

図５は、時刻情報１５４の一例を示す図である。
図５（ａ）は、制御部１００が、計時部１０４から取得した時刻情報１５４ａを示す図である。
図５（ａ）に示すように、時刻情報１５４ａは、現在時刻ｔ及びその時刻精度であるプラスマイナス（±）５秒（ｓ）を示す情報である。

図５（ｂ）は、制御部１００が、信号Ｓ１等から取得した時刻情報１５４ｂを示す図である。
図５（ｂ）に示すように、時刻情報１５４ｂは、現在時刻ｔ及びその時刻精度であるプラスマイナス（±）５ミリ秒（ｍｓｅｃ）を示す情報である。
上述の時刻情報１５４ａ及び１５４ｂにおいて、現在時刻ｔは現在時刻情報の一例であり、時刻精度は時刻精度情報の一例である。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、時刻精度評価プログラム１１８を格納している。時刻精度評価プログラム１１８は、制御部１００が、時刻情報１５４に示される時刻精度に基づいて、航法メッセージ１５２のサブフレーム又はワードを選択するためのプログラムである。この時刻精度評価プログラム１１８と制御部１００は、単位情報種類選択手段の一例である。
制御部１００は、例えば、時刻精度がプラスマイナス（±）５０ミリ秒（ｍｓｅｃ）以内であればワードを選択し、時刻精度がプラスマイナスス（±）５０ミリ秒（ｍｓｅｃ）以内ではない場合にはサブフレームを選択する。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、受信予測情報生成プログラム１２０を格納している。受信予測情報生成プログラム１２０は、制御部１００が、航法メッセージ１５２と時刻情報１５４に基づいて、測位時に使用するサブフレーム又はワードを予測して、受信予測情報１５６を生成するためのプログラムである。受信予測情報１５６は測位時単位情報の一例であり、受信予測情報生成プログラム１２０と制御部１００は測位時単位情報予測手段の一例である。

図６は、サブフレームの一例等を示す図である。
制御部１００は、例えば、図６に示すように、エフェメリス１５２ｂを使用して、測位時ｔ（ｎ）においてサブフレームＳＦ１を受信すると予測し、そのサブフレームＳＦ１を示す受信予測情報１５６を生成する。
制御部１００は、生成した受信予測情報１５６を第２記憶部１５０に格納する。
なお、各サブフレームは、実際には例えば、３００ｂｉｔであるが、説明の便宜のため、１２ｂｉｔとして図示している。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、予想反転率算出プログラム１２２を格納している。予想反転率算出プログラム１２２は、制御部１００が、受信予測情報１５６に基づいて、測位に使用するＣ／Ａコードの極性が反転している割合である予想反転率Ｒ１又はＲ２を示す予想反転率情報１５８を生成するためのプログラムである。この予想反転率情報１５８は極性反転割合情報の一例であり、予想反転率算出プログラム１２２と制御部１００は極性反転割合情報生成手段の一例である。

図７は、Ｃ／Ａコードの極性反転した状態の一例等を示す概略図である。
図７（ａ）に示すように、例えば、電波Ｓ１に乗っているＣ／Ａコードは、サブフレームＳＦ１の各ビットＳａ１乃至Ｓａ１２によって、２０ｍｓｅｃごとに極性が維持又は反転している。

以下、図７（ｂ）を使用して、予想反転率算出プログラム１２２について説明する。
制御部１００は予想反転率算出プログラム１２２に基づいて、エフェメリス１５２ｂの各サブフレームごとに、ｂｉｔの境目ｅの総数ｅｔｏｔａｌに対する反転箇所ｅｒの数ｅｒｆｉｇの割合を算出する。ここで、反転箇所ｅｒは、ｂｉｔが変わる点を意味する。例えば、ｂｉｔが１から０に変わる点、０から１に変わる点が反転箇所ｅｒである。この反転箇所ｅｒにおいて、Ｃ／Ａコードも反転している。
例えば、図７（ｂ）のサブフレームＳＦ１においては、境目ｅの総数ｅｔｏｔａｌは１１個であり、反転箇所ｅｒの数ｅｒｆｉｇは９個であるから、予想反転率Ｒ１として８１．８％を算出する。
なお、制御部１００は、サブフレームではなくて、サブフレームを構成するワードを使用する場合には、予想反転率Ｒ２を算出する。
制御部１００は、算出した予想反転率Ｒ１又はＲ２を示す予想反転率情報１５８を第２記憶部１５０に格納する。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、コヒーレント時間設定プログラム１２４を格納している。コヒーレント時間設定プログラム１２４は、制御部１００が、予想反転率情報１５８に基づいて、コヒーレントを行うコヒーレント時間を決定し、コヒーレント時間情報１６０を生成するためのプログラムである。このコヒーレント時間設定プログラム１２４と制御部１００は、コヒーレント時間決定手段の一例である。

図８は、コヒーレント時間設定プログラム１２４の説明図である。
図８（ａ）に示すように、制御部１００はコヒーレント時間設定プログラム１２４に基づいて、例えば、予想反転率Ｒ１（又はＲ２）が０％以上３０％未満であれば、コヒーレント時間をｔｌｏｎｇ、すなわち、１００ｍｓｅｃに設定する。制御部１００は、予想反転率Ｒ１（又はＲ２）が３０％以上７０％以下であれば、コヒーレント時間をｔｌｏｎｇに設定する。そして、制御部１００は、予想反転率Ｒ１（又はＲ２）が７０％より大きく１００％以下であれば、コヒーレント時間をｔｓｈｏｒｔ、すなわち、２０ｍｓｅｃに設定する。
図８（ｂ）に示すように、制御部１００は、例えば、連続して受信する各サブフレームＳＦ１乃至ＳＦ５ごとにコヒーレント時間を設定する。
コヒーレント時間情報１６０は、図８（ｂ）に示すように、連続して受信する各サブフレームＳＦ１乃至ＳＦ５ごとに設定されたコヒーレント時間を示す情報である。
制御部１００は、生成したコヒーレント時間情報１６０を第２記憶部１５０に格納する。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、コヒーレントプログラム１２６を格納している。コヒーレントプログラム１２６は、制御部１００が、受信したＣ／Ａコードと、第２記憶部１５０に予め格納されているレプリカＣ／Ａコード情報１６２に示されるレプリカＣ／Ａコードとの相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行い、その相関積算値を示すコヒーレント情報１６４を生成するためのプログラムである。レプリカＣ／Ａコードは模擬測位基礎符号の一例であり、各ＧＰＳ衛星１２ａ等に対応して保持している。すなわち、レプリカＣ／Ａコードは、ＧＰＳ衛星１２ａ等の数だけ存在する。上述のコヒーレントプログラム１２６と制御部１００は、コヒーレント手段の一例である。

図４に示すように、コヒーレントプログラム１２６は、極性反転プログラム１２６ａを含む。極性反転プログラム１２６ａは、制御部１００が、予想反転率情報１５８に基づいて、受信するＣ／Ａコードの極性を維持又は反転させるためのプログラムである。すなわち、極性反転プログラム１２６ａと制御部１００は、測位基礎情報極性調整手段の一例である。

図９及び図１０は、極性反転プログラム１２６ａの説明図である。
Ｃ／Ａコードの受信感度は、図９（ａ）に示す式１によって算出される。
図９（ｂ）に示すように、Ｃ／Ａコードは、サブフレームＳＦ１の各ビットＳａ１等によって極性が維持又は反転している。
このため、本実施の形態とは異なり、受信したＣ／Ａコードをそのまま、例えば、４０ｍｓｅｃのコヒーレントを行うと、例えば、Ｓａ１に対応するＣ／Ａコードについての相関値と、Ｓａ２に対応するＣ／Ａコードについての相関値が互いに相殺し合う結果、図９（ａ）の式１で算出される受信感度が劣化する。

本実施の形態においては、図１０（ａ）に示すように、サブフレームＳＦ１の各ビットＳａ１等に対応するデータ列を作成し、受信したＣ／Ａコードと掛け合わせることによって、Ｃ／Ａコードの極性を維持又は反転する。
データ列と受信したＣ／Ａコードとを掛け合わせると、Ｃ／Ａコードは図１０（ｂ）に示す状態となる。
この状態で、例えば、４０ｍｓｅｃのコヒーレントを行うと、Ｃ／Ａコード同士が互いに相殺し合う機会を減少させることができる結果、受信感度が向上する。
具体的には、本実施の形態とは異なる方法における受信感度の一例は１６．０２ｄＢ（図９（ｂ）参照）であるのに対して、本実施の形態の方法における受信感度の一例は１９．５１ｄＢ（図１０（ｂ）参照）であり、受信感度が確実に向上している。

図１１は、コヒーレントプログラム１２６の説明図である。
図１１（ａ）に示すように、制御部１００はコヒーレントプログラム１２６に基づいて、受信したＣ／Ａコードの各ｃｈｉｐＣｂ１等とレプリカＣ／Ａコードの各ｃｈｉｐについて、サンプリング周波数によって相関をとっていく。
例えば、コヒーレント時間が２０ｍｓｅｃであれば、２０ｍｓｅｃの時間における相関積算値α１等を算出し、各相関積算値α１等を示すコヒーレント情報１６４を生成する。
制御部１００は、上述のコヒーレント時間設定プログラム１２４によって決定したコヒーレント時間に基づいて、コヒーレントを行うようになっている。
制御部１００は、生成したコヒーレント情報１６４を第２記憶部１５０に格納する。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、インコヒーレントプログラム１２８を格納している。インコヒーレントプログラム１２８は、制御部１００が、複数の相関積算値を積算する処理であるインコヒーレントを行ってインコヒーレント情報１６６を生成するためのプログラムである。インコヒーレントプログラム１２８と制御部１００は、インコヒーレント情報生成手段の一例である。

図１２は、インコヒーレントプログラム１２８の説明図である。
図１２に示すように、制御部１００はインコヒーレントプログラム１２８に基づいて、相関積算値α１等を積算することによって、インコヒーレント値βを算出し、インコヒーレント値βを示すインコヒーレント情報１６６を生成する。
制御部１００は、生成したインコヒーレント情報１６６を第２記憶部１５０に格納する。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、測位位置情報生成プログラム１３０を格納している。測位位置情報生成プログラム１３０は、制御部１００が、インコヒーレント情報１６６に基づいて、端末２０の現在位置を示す測位位置情報１６８を生成するためのプログラムである。この測位位置情報１６８は現在位置情報の一例であり、測位位置情報生成プログラム１３０と制御部１００は現在位置情報生成手段の一例である。
具体的には、制御部１００は、インコヒーレント値によってＣ／Ａコードのコードピークを判断し、受信しているＣ／Ａコードの位相を算出する。そして、Ｃ／Ａコードの位相を使用して、各ＧＰＳ衛星１２ａ等と端末２０との距離（擬似距離を算出する）。そして、少なくとも３個の擬似距離と、対応する各ＧＰＳ衛星１２ａ等の衛星軌道上の位置に基づいて、現在位置を算出するようになっている。なお、各ＧＰＳ衛星１２ａ等の衛星軌道上の位置は、エフェメリス１５２ｂを使用して算出する。
制御部１００は、生成した測位位置情報１６８を第２記憶部１５０に格納する。

図４に示すように、端末２０は、第１記憶部１１０に、測位位置情報出力プログラム１３２を格納している。
測位位置情報出力プログラム１３２は、制御部１００が、測位位置情報１６８を表示装置３４（図２参照）に出力するためのプログラムである。

端末２０は、上述のように構成されている。
上述のように、端末２０は、予想反転率情報１５８を生成し、受信したＣ／Ａコードの極性を維持又は反転させることができる。
そして、端末２０は、極性が維持又は反転させられたＣ／Ａコードと、レプリカＣ／Ａコードとの相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行い、さらにインコヒーレントを行い、測位位置情報１６８を生成することができる。
上述のように、端末２０は、極性を維持又は反転したＣ／Ａコードを使用してコヒーレントを行うから、Ｃ／Ａコードの相関値が互いに相殺し合う機会を減少させることができる。
この結果、インコヒーレント情報１６６に示される受信感度が向上し、精度よく測位位置情報１６８を生成することができる。
上述のように、端末２０は、測位時のサブフレームを予測し、予想反転率情報１５８を生成し、その予想反転率情報１５８に基づいて、Ｃ／Ａコードの極性を維持又は反転させるから、測位計算に使用しない無駄な処理はなく、膨大なデータを蓄積する必要もない。
また、時刻情報１５４の時刻精度は、測位時に使用する例えば、サブフレームを予想することができる程度で足りるから、高精度の時刻情報は必要がない。
これにより、膨大なデータの蓄積が不要であり、高精度の時刻情報を有しないにもかかわらず、測位の基礎となる符号の受信感度を向上させることができる。

また、端末２０は、予想反転率情報１５８に基づいて、コヒーレント時間を決定することができるから、予想反転率情報１５８に応じて受信感度を向上することができるようにコヒーレント時間を設定することができる。

なお、端末２０の制御部１００が上述の時刻精度評価プログラム１１８によって、時刻精度が５０ｍｓｅｃ以内であると判断した場合には、受信予測情報生成プログラム１２０によって受信するワードを予測するようになっている。

図１３は、時刻情報評価プログラム１１８によって、時刻精度が５０ｍｓｅｃ以内であると判断した場合の説明図である。
図１３に示すように、制御部１００が、時刻精度が５０ｍｓｅｃ以内であると判断した場合には、受信するＷＯＲＤｗ１等を予測し、各ＷＯＲＤｗ１等のビットに基づいて、予想反転率Ｒ２を算出する。
そして、予想反転率Ｒ２に基づいて、コヒーレント時間を決定する。また、予想反転率Ｒ２に基づいて、受信するＣ／Ａコードの極性を維持又は反転させる。

コード長（時間）が短いほど、精度よく予想反転率情報１５８を生成し、Ｃ／Ａコードの極性を調整し、さらに、コヒーレント時間を決定することができる。
このため、Ｃ／Ａコードの受信感度を一層向上することができる。

以上が本実施の形態に係る端末２０の構成であるが、以下、その動作例を主に図１４及び図１５を使用して説明する。
図１４及び図１５は端末２０の動作例を示す概略フローチャートである。

まず、端末２０は、例えば、ＧＰＳ衛星１２ａ等から電波Ｓ１等に載せられたＣ／Ａコードを受信する（図１４のステップＳＴ１）。このステップＳＴ１は、衛星信号受信ステップの一例である。
続いて、端末２０は、第２記憶部１５０からエフェメリス１５２ｂ（図４参照）を取得する（ステップＳＴ２）。このステップＳＴ２は、衛星軌道情報取得ステップの一例である。

続いて、端末２０は、時刻情報１５４（図４参照）を取得する（ステップＳＴ３）。このステップＳＴ３は、時刻情報取得ステップの一例である。
続いて、端末２０は、時刻情報１５４に示される時刻精度が５０ｍｓｅｃ以内か否かを判断する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４において、時刻精度が５０ｍｅｃ以内である判断した場合には、図１５のステップＳＴ１０５に進む。
これに対して、端末２０は、時刻情報１５４に示される時刻精度が５０ｍｓｅｃ以内ではないと判断した場合には、測位時に受信するサブフレームを予測する（図１４のステップ５）。このステップＳＴ５は、単位情報予測ステップの一例である。

続いて、端末２０は、サブフレームレベルでの予想反転率Ｒ１を算出する（図１４のステップＳＴ６）。このステップＳＴ６は、極性反転割合情報生成ステップの一例である。
続いて、端末２０は、予想反転率Ｒ１に基づいて、コヒーレント時間ｔｃを設定する（ステップＳＴ７，ＳＴ７Ａ，ＳＴ７Ｂ）。
続いて、端末２０は、予想反転率Ｒ１に基づいて、Ｃ／Ａコードの極性を維持又は反転してコヒーレントを行う（ステップＳＴ８，８Ａ，８Ｂ）。このステップＳＴ８Ａ等は、コヒーレントステップの一例であり、測位基礎符号極性調整ステップの一例でもある。

続いて、端末２０は、インコヒーレントを行う（ステップＳＴ９）。このステップＳＴ９は、インコヒーレント情報生成ステップの一例である。

続いて、端末２０は、コードフェーズ（位相）を決定し（ステップＳＴ１０）、擬似距離を算出し（ステップＳＴ１１）、測位位置情報１６８（図４参照）を生成する（ステップＳＴ１２）。ステップＳＴ１０乃至ステップＳＴ１２は、現在位置情報生成ステップの一例である。
続いて、端末２０は、測位位置情報１６８を出力する（ステップＳＴ１３）。

上述のステップＳＴ４において、時刻精度が５０ｍｓｅｃ以内であると判断した場合には、図１５のステップＳＴ１０５に進む。
ステップＳＴ１０５以下は、サブフレームではなくて、ワードに基づいて処理を行う以外は、ステップＳＴ５以下と同様であるから、説明を省略する。

以上のステップにより、高精度の時刻情報を有しないにもかかわらず、測位の基礎となる符号の受信感度を向上させることができる。

本発明は、上述の各実施の形態に限定されない。さらに、上述の各実施の形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。

本発明の実施の形態の端末等を示す概略図である。 端末の主なハードウエア構成を示す概略図である。 ＧＰＳ装置の構成を示す概略図である。 端末の主なソフトウエア構成を示す概略図である。 時刻情報の一例を示す図である。 サブフレームの一例を示す概略図である。 Ｃ／Ａコードの一例等を示す概略図である。 コヒーレント時間設定プログラムの説明図である。 極性反転プログラムの説明図である。 極性反転プログラムの説明図である。 コヒーレントプログラムの説明図である。 インコヒーレントプログラムの説明図である。 時刻精度が５０ｍｓｅｃ以内であると判断した場合の説明図である。 端末の動作例を示す概略フローチャートである。 端末の動作例を示す概略フローチャートである。

符号の説明

１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・ＧＰＳ衛星、２０・・・端末、３２・・・ＧＰＳ装置、１１２・・・衛星信号受信プログラム、１１４・・・衛星軌道情報取得プログラム、１１６・・・時刻情報取得プログラム、１１８・・・時刻精度評価プログラム、１２０・・・受信予測情報生成プログラム、１２２・・・予想反転率算出プログラム、１２４・・・コヒーレント時間設定プログラム、１２６・・・コヒーレントプログラム、１２６ａ・・・極性反転プログラム、１２８・・・インコヒーレントプログラム、１３０・・・測位位置情報生成プログラム、１３２・・・測位位置情報出力プログラム

Claims (6)

1. 測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、現在位置を測位する測位装置であって、
   前記衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、
   前記測位衛星の衛星軌道を示し、複数の単位情報から構成される衛星軌道情報を取得する衛星軌道情報取得手段と、
   時刻情報を取得する時刻情報取得手段と、
   前記衛星軌道情報と前記時刻情報に基づいて、測位時に受信する前記単位情報である測位時単位情報を予想する測位時単位情報予想手段と、
   前記測位時単位情報に基づいて、前記衛星信号に乗せられている測位基礎符号の極性が反転している割合を示す極性反転割合情報を生成する極性反転割合情報生成手段と、
   前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させる測位基礎符号極性調整手段と、
   前記測位基礎符号と、前記測位装置が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行うコヒーレント手段と、
   前記複数の相関積算値を積算する処理であるインコヒーレントを行ってインコヒーレント情報を生成するインコヒーレント情報生成手段と、
   前記インコヒーレント情報に基づいて、前記測位装置の現在位置を示す現在位置情報を生成する現在位置情報生成手段と、
   を有することを特徴とする測位装置。
2. 前記極性反転割合情報に基づいて、前記コヒーレントを行うコヒーレント時間を決定するコヒーレント時間決定手段を有し、
   前記コヒーレント情報生成手段は、前記コヒーレント時間決定手段が決定した前記コヒーレント時間に基づいて、前記コヒーレントを行う構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
3. 前記時刻情報は、現在時刻を示す現在時刻情報と前記時刻情報の時刻精度を示す時刻精度情報を含み、
   前記時刻精度情報に基づいて、前記単位情報の種類を選択する単位情報種類選択手段を有す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測位装置。
4. 測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、現在位置を測位する測位装置が、前記衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
   前記測位装置が、前記測位衛星の衛星軌道を示し、複数の単位情報から構成される衛星軌道情報を取得する衛星軌道情報取得ステップと、
   前記測位装置が、時刻情報を取得する時刻情報取得ステップと、
   前記測位装置が、前記衛星軌道情報と前記時刻情報に基づいて、測位時に受信する前記単位情報である測位時単位情報を予測する測位時単位情報予測ステップと、
   前記測位装置が、前記測位時単位情報に基づいて、前記衛星信号に乗せられている測位基礎符号の極性が反転している割合を示す極性反転割合情報を生成する極性反転割合情報生成ステップと、
   前記測位装置が、前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させる測位基礎符号極性調整ステップと、
   前記測位装置が、前記測位基礎符号と、前記測位装置が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行うコヒーレントステップと、
   前記測位装置が、前記複数の相関積算値を積算する処理であるインコヒーレントを行ってインコヒーレント情報を生成するインコヒーレント情報生成ステップと、
   前記測位装置が、前記インコヒーレント情報に基づいて、前記測位装置の現在位置を示す現在位置情報を生成する現在位置情報生成ステップと、
   を有することを特徴とする測位装置の制御方法。
5. コンピュータに、
   測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、現在位置を測位する測位装置が、前記衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
   前記測位装置が、前記測位衛星の衛星軌道を示し、複数の単位情報から構成される衛星軌道情報を取得する衛星軌道情報取得ステップと、
   前記測位装置が、時刻情報を取得する時刻情報取得ステップと、
   前記測位装置が、前記衛星軌道情報と前記時刻情報に基づいて、測位時に受信する前記単位情報である測位時単位情報を予測する測位時単位情報予測ステップと、
   前記測位装置が、前記測位時単位情報に基づいて、前記衛星信号に乗せられている測位基礎符号の極性が反転している割合を示す極性反転割合情報を生成する極性反転割合情報生成ステップと、
   前記測位装置が、前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させる測位基礎符号極性調整ステップと、
   前記測位装置が、前記測位基礎符号と、前記測位装置が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行うコヒーレントステップと、
   前記測位装置が、前記複数の相関積算値を積算する処理であるインコヒーレントを行ってインコヒーレント情報を生成するインコヒーレント情報生成ステップと、
   前記測位装置が、前記インコヒーレント情報に基づいて、前記測位装置の現在位置を示す現在位置情報を生成する現在位置情報生成ステップと、
   を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラム。
6. コンピュータに、
   測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、現在位置を測位する測位装置が、前記衛星信号を受信する衛星信号受信ステップと、
   前記測位装置が、前記測位衛星の衛星軌道を示し、複数の単位情報から構成される衛星軌道情報を取得する衛星軌道情報取得ステップと、
   前記測位装置が、時刻情報を取得する時刻情報取得ステップと、
   前記測位装置が、前記衛星軌道情報と前記時刻情報に基づいて、測位時に受信する前記単位情報である測位時単位情報を予測する測位時単位情報予測ステップと、
   前記測位装置が、前記測位時単位情報に基づいて、前記衛星信号に乗せられている測位基礎符号の極性が反転している割合を示す極性反転割合情報を生成する極性反転割合情報生成ステップと、
   前記測位装置が、前記極性反転割合情報に基づいて、前記測位基礎符号の極性を維持又は反転させる測位基礎符号極性調整ステップと、
   前記測位装置が、前記測位基礎符号と、前記測位装置が有する模擬測位基礎符号との相関積算値を計算する処理であるコヒーレントを行うコヒーレントステップと、
   前記測位装置が、前記複数の相関積算値を積算する処理であるインコヒーレントを行ってインコヒーレント情報を生成するインコヒーレント情報生成ステップと、
   前記測位装置が、前記インコヒーレント情報に基づいて、前記測位装置の現在位置を示す現在位置情報を生成する現在位置情報生成ステップと、
   を実行させることを特徴とする測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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