JP2008107353A - 相互相関拒否を有するｇｎｓｓ受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】
無線位置測定受信機が、複数の相関タップ及び相互相関を検出するモジュールを有する。
【解決手段】
このモジュール内では、スプリアス状の相関項が、候補ピークの周波数の統計学的な分析によって検出される。このシステムは、周波数が相互相関信号の外側にあるタップに対してさらなる積分を制限するか又は相互相関状況の検出時に異なるスペース・ビークルの新たな取得を開始する。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施の形態は、移動地理位置測定受信機内で一群の軌道衛星又はその他のモバイル又は固定ビーコンからの無線信号を獲得する装置及び方法に関する。

以下で説明する本発明の特別な実施の形態は、例えば一群のＧＰＳ又は衛星からのＧＮＳＳ信号の獲得に関する。
ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System），ＧＰＳ（Global Positioning System ），ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Orbiting Navigation Satellite System ）又はＧａｌｉｌｅｏ（european global satellite navigation system ）のような衛星無線位置測定システムは、多数の軌道衛星からの無線信号放送の受信に依存し、これらの信号中に含まれる情報を使用して受信機から受信衛星までの距離又は範囲を測定する。次いで、既知の衛星の軌道，絶対時間及びＧＰＳ受信機の位置が幾何学的に測定され得る。

本発明の内容では、用語「受信機」及び「ＧＰＳ受信機」は、完全な自己内蔵の受信装置を指してもよいものの、複合本体内に含まれるモジュール、例えば移動電話内のＧＰＳモジュール，車両のアラーム，ＰＤＡ（Portable Digital Assistant）を指してもよい。上述した用語は、差込可能なモジュールを指してもよい。この差込可能なモジュールは、適切なバスによってメイン装置に接続されてもよい。例えば、メモリーカード・インターフェース，ＵＳＢインターフェース又は無線通信インターフェースのような適切なインターフェースを介して、ＧＰＳのＰＣカードが、ポータブルコンピュータに接続され、ＧＰＳカードが、ＰＤＡ又は携帯電話に接続可能である。

用語「受信機」及び「ＧＰＳ受信機」は、本発明の内容では上述したような完全なＧＰＳ受信機又は完全なＧＰＳモジュールを実現するために配置されたさらに集積された回路のうちの１つに含まれるとも解されなければならない。

以下の説明は、主にＧＰＳ全地球測位システムに関する。しかしながら本発明は、この特有なシステムに制限されないものの、無線位置測定システム、例えばＧＬＯＮＡＳＳシステム又はＧＡＬＩＬＥＯシステム用の同じ原理に基づく受信機内で採用されてもよい。

衛星の無線位置測定の一般的な機能は、周知であって簡単にさらに説明する。ヨーロッパ特許第1198068 号明細書及び国際特許公開第05003807号明細書も、参考文献である。これらの明細書は、ここでは引用例によって具体化されている。

ＧＰＳの無線位置測定システムの場合、スペース・ビークル又はＳＶとも表される使用可能なＧＰＳ衛星の各々は、「Ｌ１」及び「Ｌ２」周波数と呼ばれかつ1572.42MHz及び1227.60MHzに位置する２つの搬送周波数から成るマイクロ波無線信号を送信する。Ｌ１及びＬ２の搬送波は、Ｃ／Ａ（coarse acquisition）コード及びＰコードと呼ばれる２つのデジタル・レンジング・コード・シーケンスによって変調される。Ｐコードは、大抵は米国政府及び軍事に制限される。

商業ＧＰＳ受信機によって使用されるＣ／Ａコードは、Ｌ１及びＬ２の周波数内で変調される。各ＧＰＳ衛星に対して固有であるＣ／Ａコードは、1023ビットの繰り返し又は1.023MHzのチップレートを有する「チップ」から成る疑似乱数のゴールドコードである。したがってＣ／Ａコード自体が、ミリ秒ごとに繰り返す。レンジング・コード・シーケンスは、共通の正確な時間基準である「ＧＰＳ時間」に同期される。このＧＰＳ時間は、各衛星のボードの正確な時間によって保持される。そしてこのＧＰＳ時間は、マスター時計に同期されている。Ｃ／Ａコードは、疑似乱数雑音シーケンスであって多くの場合に略してＰＲＮと表される。Ｃ／ＡコードによるＰＳＫ変調の効果は、変調信号のスペクトルを1MHzの帯域幅以上に広げることである。

その他の無線位置測定システム、例えば提唱されたガリレオシステムも、絶対時間の共通の基準に同期するレンジング・コードに基づく類似又は等価の信号構造を採用する。本発明が、このようなシステムに適用される場合、用語「ＧＰＳ時間」は、以下ではＧＰＳシステムの絶対時間標準及びその他の無線位置測定衛星システムの時間基準の双方を示すために使用される。

Ｌ１及びＬ２の搬送波の双方が、さらに50bps のナビゲーション・メッセージであるＮＡＶコードを搬送する。このナビゲーション・メッセージは、その他の情報と共に時間の関数としてのＧＰＳ衛星の座標，時計補正及び大気データを含む。ＮＡＶビットが「１」である時は常に、ＮＡＶメッセージが、Ｃ／Ａコードの論理値を反転させることによってエンコードされる。ＮＡＶビットが「１」でない場合は、ＮＡＶメッセージは変更されない。後で分かるように、ＮＡＶコードの存在が、Ｃ／Ａコードの時間コヒーレンスを制限し、したがって信号の取得を複雑にする。

ＧＰＳ信号の信号レベルは、一般に-130dBmWである。空の眺めが遮られる時は常に、この値は、さらに減衰され、特に建築物内ではさらに減衰される。その他の衛星ナビゲーションシステムが、同等の強さの信号を提供する。このようなレベルは、サーマル・ノイズ・フロアより十分に下にある。したがってこの信号は、統計学的な技術を使用することだけによって受信され得る。

これらのコードを取得し、位置固定を実行するため、ＧＰＳ受信機が、1.023MHzの近くの周波数で作動するローカルなＮＣＯに合わせられたＣ／Ａコード，ＰＮコードのローカルな複製を各受信衛星に対して提供する。相関値のピークが、受信機と衛星との間の距離に依存する時間シフトの特定の値に対して得られるまで、次いでこのコードは、受信機の相関エンジン内で時間シフトされ、受信信号と相関され、雑音レベルに応じて若干長くなりうる期間に積分される。

最適な相関を得るために必要とされる時間シフトの量つまり擬似距離が、衛星とＧＰＳ受信機との間の距離を示す。ＧＰＳの内部時計は、大抵はＧＰＳ衛星時計に関する大きい誤差によって影響される。この誤差を解決するため、ＧＰＳ受信機は、３つの空間座標ｘ，ｙ，ｚ及び時間ｔから成る位置固定を提供する少なくとも４つの衛星を取得する必要がある。

さらにＧＰＳ信号の搬送波の周波数は、未知のドップラーシフトによって通常の周波数からシフトされる。ＧＰＳ信号の取得は、本質的に時間を消費する処理である。この処理は、３次元パラメータ空間内の相関ピークを捜すことを含む。この３次元パラメータ空間の軸は、衛星のＩＤ；周波数及び疑似乱数のゴールドコードの一時的なシフトに対応する。１つの特定の衛星に向けられた各捜索に対しては、ピークが発見されるまで、全ての可能なコード・フェーズ及び全ての可能な周波数が、相関回路内で試される必要があるかもしれない。受信機が、その位置及び現在の位置及び送信衛星の速度の幾つかの情報を有する場合、捜索処理は短縮されるかもしれない。しかしながら最悪の場合は、捜索時間は数秒に及びうる。

ＧＰＳ受信機が衛星の位置の知識をほとんど又は全く知らないフェーズオフセット−ドップラーシフト空間内で十分な数の衛星信号を突き止めようとするフェーズは、多くの場合に「アクイジション・フェーズ」と呼ばれる。複数のピークが、他方で「追跡」フェーズで発見されると、システムは、これらのピークの移動だけに追従する。この追従は、大抵は容易に又は遅延なしに実行される。

例えば建物内のような低い信号状況では、ピークの存在を確定するため、信号の弱さが、より長い積分時間を要させる。ＧＰＳ受信機内では、ＮＡＶメッセージの存在が、コヒーレント積分の時間を最大で20ミリ秒に制限する。数秒続くインコヒーレント積分は一般的でない。

このような困難を克服するため、幾つかの受信機は、「マッシブ相関(massive correlation) 」とうまく命名されたブルートフォース技術を採用する。相関の数に応じて、許容できる取得時間が、低い信号出力の条件下でも時には達成され得る。用語「タップ」が、物理的な回路要素を意味するために一般に使用される。この回路要素は、入力される信号と特定の周波数及びコードオフセットを有するレプリカコードとの間の単一相関操作を実行できる。

ＧＰＳ受信機による「ホットスタート」が、マッシブ相関の例として考えられる。この場合、受信機は、その位置及び現在の時間を概算する。又はこの場合、補助データを通じて入手可能な時間を概算する。捜索空間は、このような条件下で全ＰＮコード空間（ＧＰＳのＣ／Ａコードに対する1023チップ）及び数百ヘルツ（Hz）の周波数範囲（例えば、±150Hz ）と等価にできる。シングルタップの捜索範囲は、例えばコード空間内の1/2 チップ及び周波数空間内の±1/(3T)でもよい（この場合、Ｔは、コヒーレント積分時間であり、2/(3T ）は、周波数項と呼ばれる) 。したがって全ての捜索空間をカバーするためには、約16,000個のタップの組が必要とされる。

多数のＧＰＳ信号が、より多数のタップさえも実現し、１つより多い衛星を平行して捜索できる。その他の受信機は、より少ないタップを使用するものの、単一衛星の捜索を幾つかのステップに直列化する必要がある。「マッシブ相関器」が、１つの衛星に対して平行に全てのコードの不確定性を捜索する潜在能力（つまり、少なくとも2046個の物理的なタップ）を少なくとも有する受信機を意味するために一般に使用される。周波数範囲内のこの捜索は、ポスト相関である高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用して実行され得る。この高速フーリエ変換は、より効率的であり、幾つかのドップラーシフトとして平行に又は物理的なタップを使用して捜索され得る。この高速フーリエ変換は、特に高い周波数の不確定性に対しては全く役に立たない。

このような取得処理では、特定のＰＲＮ２コードを特徴とする１つの特定のＳＶからの非常に強い信号が、異なるコードであるＰＲＮ１を有する別のＳＶからの１つ以上の信号に重畳される時に、困難が発生する。この場合、システムが、より弱い信号を獲得しようとする時に、強い信号が、連続して干渉するスプリアス状の相互相関ピークを生成する。これらの相互相関ピークは、実際に捜索されるピークに匹敵しうるか又はこのピークより全く高い強さになりうる。

例えば、屋内環境内又は高い建物を伴う都市環境（「都市の狭間」と一般に呼ばれる位置）内のような、異なる複数のスペース・ビークルから受信された信号の強さが均一でなく、周波数の不確定性が大きい時に、このようなスプリアスなピークは、特に低出力の無線位置測定の機器において特に問題である。受信機が、低出力モード内に経過した周期後にこの機器内で信号を断続的に再要求する。
ヨーロッパ特許第 1198068号明細書 国際特許第05003807号明細書

本発明の課題は、スプリアス状の相互相関信号をより良好に排除する無線位置測定受信機を提供することにある。

本発明のこの課題及びその他の課題は、請求項１に記載の装置によって解決される。従属請求項は、本発明を実現する好適な構成に関する。本発明の課題は、対応する方法の請求項の課題である方法によっても解決される。

本発明は、例示され図示された実施の形態の説明を援用してより良好に理解される。

図１は、異なるＧＮＳＳ衛星から放射された無線信号との結合を可能にする１つ以上のアンテナ３０を有する一般的なＧＮＳＳ装置１０のレイアウトを概略的に示す。

図１によれば、本発明の無線位置測定装置１０は、無線周波数受信機又は無線周波数モジュール４０を有する。この無線周波数受信機又は無線周波数モジュール４０の機能は、アンテナ３０によって無線位置測定衛星から受信された信号を処理することである。この無線周波数回路は、シングル変換ヘテロダイン無線受信機から構成され、その出力４７でベースバンド信号，アナログ信号，デジタル信号又は低ＩＦ信号、例えば4.092MHzの低ＩＦ信号のような低周波数のナビゲーション信号を提供する。

受信された衛星群の変調機構によれば、出力４７は、信号の幾つかの角度成分から成る。ＧＰＳの場合、例えば90°シフトした２つの成分が必要とされ、一般にＩ(In-phase)成分及びＱ(Quadraphase) 成分と呼ばれる。その他の変調機構、例えばＧＡＬＩＬＥＯシステムに対して提唱された変調は、２つより多い角度成分を要する。

無線周波数モジュール４０は、メインタイムベース発生器５５に接続されている。このメインタイムベース発生器５５は、無線位置測定装置１０用の安定したタイムベース基準、例えば32.734MHz のタイムベースを提供する。ＧＰＳ信号の取得及び追跡を可能にするため、タイムベース発生器５５は、かなり精確でかつ安定である必要があるので、このタイムベース発生器５５は、一般に高品質の温度補償型水晶発振器つまりＴＣＸＯから構成される。

無線周波数モジュール４０の出力４７は、擬似距離エンジン５０とも呼ばれる信号プロセッサ５０に供給される。次いでこの信号プロセッサ５０は、制御命令４６を無線周波数回路４０に提供する。擬似距離エンジン５０の機能は、各受信衛星に対して変調コード（商用のＧＰＳ受信機の場合ではＣ／Ａコード）のローカルレプリカを生成することによって衛星から受信された信号を逆拡散することである。この変調コードは、受信信号に精確に時間整合される。擬似距離エンジン５０によって生成されたコードシフトつまり擬似距離７７が、ナビゲーションエンジン６０に送られる。このナビゲーションエンジン６０は、位置及び時間の座標ｘ，ｙ，ｚ，ｔに対する固定値を計算する。ナビゲーションエンジンも、適切なサーチ命令７８によって擬似距離エンジン５０を制御する。位置の固定値は、大抵は繰り返しカルマンフィルタによって又はその他の既知の手段によって得られる。そして満足な結果が発見されるまで、ナビゲーションエンジンが、数コードの期間に擬似距離データ７７に追従することが必要である。

擬似範囲エンジン５０及び無線周波数モジュール４０は、好ましくは２つの独立した積分回路として又は単一の共通の積分回路として実現される。

本発明の示された形態では、ナビゲーションエンジン６０は、ホストシステム１００の一部である。このホストシステム１００は、アプリケーション・ナビゲーション・ソフトウェア７０及びユーザと相互作用するための適切な周辺装置８０も有する。本発明の無線位置測定装置１０は、この場合は拡張カード，セルラーフォン，ＰＡＤ，ゲームコンソール，パーソナルコンピュータ又はその他の適切なホスト装置の形態のホストシステムの拡張である。しかしながら本発明は、無線周波数モジュール及び擬似距離エンジンを伴うナビゲーションエンジン，アプリケーションソフトウェア及び周辺機器を組み込む独立型の装置からも構成される。この場合、ナビゲーションエンジン６０及び擬似距離エンジン５０の機能は、シングルチップ装置内に都合よく統合され得る。

マルチスタンダードなＧＮＳＳ無線位置測定装置では、複数の受信衛星が、幾つかの一群の衛星、例えば一群のＧＰＳ，Ｇａｌｉｌｅｏ又はＧＬＯＮＡＳＳに属し、幾つかの無線帯域内で放出してもよい。

本発明の好適な実施の形態は、相関を実施するための回路要素又はこれに等価なソフトウェアを有する。抽出された個々のユニットに分解された場合、これらの要素は、タップ・シフト・レジスタに基づく古典相関構造に関する「タップ」と呼ばれる。しかしながら、本発明はこの特別な構造に限定されないこと、及び、用語「タップ」は、ここでは相関値を生成するために配置された抽象的な相関ユニットを意味することに留意する必要がある。このタップの一部又は全体がソフトウェアで実現されてもよい。

本発明の受信機は、有利には多数の相関タップを含む。異なるＰＲＮ列，コードシフト及び周波数を有する信号の複数の積分を平行に実行するため、これらの相関タップは、プログラミングされ得る。捜索をＰＲＮ列，コードシフト及び周波数のこれらの組み合わせに集中するため、より速い獲得時間が、適切なプログラミングによって及び入手可能なタップを使用して得られるかもしれない。これらのＰＲＮ列，コードシフト及び周波数は、有益な信号をより提供しやすく、捜索空間の例えば相互相関信号に起因して無効である領域にタップを割り当てることを回避する。

図２は、デジタル入力１１を有する物理的なタップの可能な例を示す。この場合、受信信号のデジタルサンプルが示されている。必要な場合、デジタル入力値１１は、ミキサー及びローカル発振器から構成される搬送波抑制回路１２に供給される。この搬送波抑制回路１２は、ベースバンド信号を提供するデジタルサンプルから予測される又は既知の搬送波を除去する。これらの搬送波抑制回路は、一般に幾らかの異なるタップによって分配される。次いでこれらのサンプルは、信号逆拡散器１３に供給される。

逆拡散器１３は、２つの入力部を有する。一方の入力部は、ベースバンド信号用である一方で、他方の入力部は、レプリカコード発生器１４を起点とする。このレプリカコード発生器は、従来の公知の方法によって捜索される特定の衛星に対する既知のＰＲＮのローカルレプリカを提供する。コードの発生は、使用される相関方法に応じてシリアル（１つのチップで次々に）又はパラレル（一般に１つより多いコードチップで）又はこれらの組み合わせでもよい。１つのコード発生器は、好ましくは同じ衛星の捜索にささげられる幾つかのタップによって分配される。

ローカルＰＲＮコードは、例えばシフター１５によってシフトされ得る。１つのシングルコード・レプリケータが、多くのタップによって分配されてもよいので、コードをフェーズシフトすることが必要である。その結果、異なるタップが、既知のＰＮコードを異なる信号位置に相関できる。

逆拡散器１３は、コードリプリケータ１４によって生成された既知のフェーズシフトされたＰＮコードを搬送波抑制回路１２から発生された信号に有効に乗算する。既知のＰＮコードが、関係するタップの信号に正確に整合され、このＰＮコードを雑音レベルの上で検出可能にする場合、このことは、ローカルレプリカコードと入力１１で受信されたコードとの間の相関を確立するだけではなくて、信号を逆拡散する効果も有する。

好適な実施の形態では、ベースバンド信号が、ＦＦＴ操作によってこのベースバンド信号の周波数表示に変換され、ローカルＰＲＮコードの対応する周波数表示と乗算される。このことは、より高い並列化を可能にし、超並列アーキテクチャで特に有益である。

逆拡散器１３で逆拡散された後に、信号が、コヒーレント・アキュムレータ１６内に入力される。このコヒーレント・アキュムレータ１６は、受信信号を有効に積分する。受信信号のサインは積分中に含まれているので、積分はコヒーレントである。しかしながらＧＰＳ環境では、ＮＡＶ信号が、ランダムなサイン変化を20ミリ秒ごとに誘導する。それ故にコヒーレント積分が、この時間を越えられず、非常に頻繁に16msに制限されてこのサインの不確定性を回避する。その他の無線位置測定システムでは、コヒーレント積分の時間が同様に制限される。

さらなるアキュムレーションが要求される場合、特定の期間にわたるコヒーレント積分の結果が、次いでノンコヒーレント積分器１７に入力される。このノンコヒーレント積分器１７は、例えば絶対値又は二乗としてサインに関係なく結果を加算する。信号を雑音レベルの上に持ってくる場合、インコヒーレント積分は、コヒーレント積分より明らかに有効でない。

相関のピーク又は高い積分結果が、信号の相関の間に捜索される。認識可能な相関ピークが現れるまで、非常に低い出力の信号に対する捜索は、長い積分時間、例えば１〜３秒を要求する。このことは、コヒーレント積分に対して選択された間隔の長さに依存する数百のコヒーレント積分のコヒーレント和に相当する。

しかしながら幾つかの相関ピークが、雑音の結果として発見される。１つのピークが、例えば捜索された信号に相当する一方で、その他の信号は、統計学的な雑音変動に由来する。周囲の雑音より上の妥当な統計学的な確実性を有する適度に少ない数の候補ピークが出現するまで、ＧＮＳＳ受信機が、一般に時間の長い周期に積分を実施することによってこの状況に対処する。例えば、１つの「真の」信号ピークが、最も高い相関値を有する信号として現れる。

ランダムな熱雑音のほかに、１つのＧＮＳＳ衛星の信号を示す相関ピークの取得が、その他の衛星から受信された信号に由来する相互干渉によってさらに面倒になる。ＧＰＳシステムでは、例えば全ての衛星が、同じ搬送波周波数で放出し、異なるエミッタ間の区別が、相対的なＰＲＮ列及びドップラーシフトの違いに頼る。

ＧＰＳシステムで使用されるゴールド・シーケンスの場合、相互相関項は、一般に22dBの減衰を有する。例えば屋内又は都市の狭間のような異なる受信状況では、受信機が、幾つかの衛星から鮮明な画像を受け取るかもしれない一方で、その他の受信機は、22dBを超える強い減衰だけを伴って受信されるかもしれない。したがって強い衛星の相互相関信号が、弱い衛星の相関信号を覆い隠してこれらの弱い衛星の相関信号の取得を妨げるかもしれない。

この状況は、図７の３次元プロットによって例示されている。図７は、コードシフト（Ｘ軸）対周波数シフト（Ｙ軸）の捜索空間内で強い相互相関項によって影響される信号の多重インコヒーレント積分の結果（垂直Ｚ軸）を示す。この場合、プロットは、ＰＲＮ１コードによって特徴付けられる１つの特定のスペース・ビークルの取得に関係し、ＰＲＮ２コードによって変調される第２スペース・ビークルが存在する。全ての相互相関項は、ＰＲＮ列の周期性に起因して明白な周波数シフトｆ₂ ＝ｆ₁ ＋ｎ・１kHz を有する。ここでｆ₁ は、干渉する第２スペース・ビークルの周波数シフトである。これらの相互相関信号は、同じ周波数での相関ピークの稜線として出現する。捜索された真の相関ピークが、相関項によって完全に埋没されるかもしれない。

図８は、図７のプロットのうちの256 個の最強ピークの周波数シフト分布の棒グラフを示す。全ての候補ピークが、実際に第２衛星からのＰＲＮ２コード列の相互相関の結果であり、第１スペース・ビークルの相関ピークを完全に覆う。

上述した相互相関ピークの明白な周波数シフトに起因して、図８の全ての候補ピークが、同じ周波数に対して出現する。この周波数は、実際に１kHz を基準とした強いＰＲＮ２信号の周波数である。したがってこれらの候補ピークの周波数分布が、周波数ｆ₂ でのマークされたピークを示す。図３及び４によって例示されたような相互相関又は雑音のない理想的な場合、実際の信号に起因した候補ピークが明瞭に認識できる。この代わりに、図５及び６中に示されたように、ノイズ・フロアの統計学的な変動が、周波数で均一に分布される。

したがって、インコヒーレント積分の実行中の最強ピークの周波数の統計学的な分析が、相互相関の確認に導きられ得る。相互相関の状況の特徴は、最強ピークの周波数が１kHz （又は幾つかの相互干渉がある場合はそれより大きい）によって隔てられた二三の周波数値の周辺に集中する一方で、候補ピークの周波数のほぼ均一な分布は、相互相関の不在を示す。

本発明の無線位置測定受信機は、周波数又は相関窓の周波数分布に基づくアクイジション・フェーズの間の相互相関干渉を検出するために機能配置された相互相関検出モジュールを有する。

幾つかの既知の統計学的技術が、本発明の相互相関検出モジュール内で実行され得る。例えば：
・相関窓内の複数のピークが、相互に類似の周波数を有する場合、相互相関検出モジュールは、相互相関干渉を検出するために配置され得る。
・候補ピークの周波数分布が、均一な分布と異なる場合、相互相関検出モジュールは、相互相関干渉を検出するために配置され得る。
・候補ピークの周波数が均一に分布している確率が、プリセットされた閾値より低い場合、相互相関検出モジュールは、この確率を計算するため及び相互相関干渉を検出するために配置され得る。

識別力は、候補ピークの振幅及びそれらの周波数を使用することによってさらに向上され得る。相互相関によって作られた擬似ピークの全てが本質的に同じ振幅を有することが、図３及び４から分かる。したがって、候補ピークが、統計学的に類似の周波数を有するものの、類似でない振幅を有する場合、相互相関検出器は、相互相関干渉を検出するために配置され得ない。システムは、この方法でそれ自体のフェーズシフトされたコピーを有する捜索されたＰＲＮの相互相関と自動相関とを識別できる。これらのコピーは、擬似ピークの均一な分布を生成するものの、真の相関ピークよりかなり低い振幅を有する。

本発明の相互相関検出モジュールを有する無線位置測定受信機内でピークを取得する操作の流れを、図９を参照して例示的に説明する。

図９は、無線位置測定受信機内で衛生信号を取得する方法を示す。この受信機は、無線位置測定送信機からの信号を複数のレプリカコードに相関するために機能配置された、無線位置測定送信機からの信号を処理する相関ユニット及びこの相関ユニットのタップの出力をアキュムレートする積分ユニットから構成される。各レプリカコードは、所定のコードシフト及び所定の周波数を有する。各相関タップは、レプリカコードのフェーズシフト及び周波数の所定の組み合わせを有するこのレプリカコードに対応する。この方法は、以下で詳しく説明するように候補ピークを選択するステップ１２２を有し、相互相関検出１２３，１３０のステップを特徴とする。ステップ１２２では、強い相関値を有するタップのサブセットが選択される。ステップ１２３，１３０では、候補ピークの周波数が、均一な分布と互換性があるのか又は相互相関を示す分布と互換性があるのかが検出される。

ステップ１２１は、上述したように複数のタップから出力する複数の相関信号の時間積分、大抵はインコヒーレントな時間積分を示す。これらの全ての相関信号は、受信機が獲得しようとする１つの特定のスペース・ビークルの１つの共通のＰＲＮ列の特徴に関係する。

プリセットされた積分間隔後に、タップの積分された出力が走査される。そして最も強い複数の値が、候補ピークとして選択される（ステップ１２２）。このことは、幾つかの既知の方法でソフトウェア又はハードウェアによって実施され得る。例えば一群のハードウェアの比較器が、１つの特定の閾値を超えるこれらのタップの出力だけを選択できる。この閾値は、一般には既知の積分時間及び雑音レベルに基づいて処理可能な幾らかの候補を平均して選択するためのソフトウェアによって適切に適合された実行閾値である。

ステップ１２３では、候補ピークの周波数が、均一な分布と互換性があるのか又は相互相関を示す分布と互換性があるのかを検出するため、これらの候補ピークの周波数が検査される。多数の統計学的な試験が、この目的のために入手可能である。そしてこれらの全ての試験が、本発明の範囲内に含まれる。例えば、図４の棒グラフが、全て記入されて試験され得るか、又は、候補ピークの周波数の広がりが計算され得る。

決定１３０は、先行する分析１２３の結果に基づく。相互相関が検出された場合、全て又はほとんどのピークが、上述したように同じ周波数を有する。次いでシステムは、指摘された周波数に対するタップを排除し、候補選択ステップ１２２に戻る。次いでこのシステムは、相互干渉が存在する帯域の外側の周波数を有する最強のピークを選択する。その結果、これらの最強のピークのうちから捜索される信号を発見する妥当な確率が得られる。

周波数のこの排除は、取得能力を低減しない。排除された帯域内に隠された有用な信号が、変化するドップラーシフトに起因してこの排除された帯域から出る。

相互相関を事前に除去するその他の方法が可能である。本発明のシステムは、例えばこの特定の取得を放棄し、別の衛星を取得しようとする。相互相関干渉の周波数が、既に発見された信号に対応しない場合、システムは、この特定の周波数での強い信号に対して別の捜索を開始できる。これに反して干渉する衛星及びそのＰＲＮが、システムに対して既知である場合、干渉する信号が、既知の方法によって除去され得る。

候補サンプルに相互相関がないと、システムが確定すると（ステップ１３０の枝「ｎ」）、この候補サンプルが有効なピークを含むかどうかを決定するために、この候補サンプルが再び検査される。このことは、幾つかの既知の技術によって、例えばより高い閾値レベルを設定する以外はステップ１２２と同じ方法で相関レベルを閾値と比較することによって実現され得る。

ピークが発見されない場合、捜索が成功するか、又は、この特定のスペース・ビークルを放棄する決定がなされるまで（図示せず）、システムは積分を繰り返す（ステップ１２１）。システム・ソースをその他のタスクに対して解放するため、好ましくは連続するより長い繰り返しが、低減された候補群、例えばステップ１２２で選択された候補で低減される。

本発明で使用される方法は、相互相関干渉の簡単でかつ速い検出を可能にする。そしてこの方法には、衛星信号が発見される前でも、この方法はアクイジション・フェーズで得られる相関レベルだけに基づくという利点がある。本発明で使用されるこの方法は、計算リソースの最適な使用を可能にする。つまりこの方法は、相互相関によって支配されているタップを放棄し、有用な信号を含んでいる確率がより高いタップの捜索に集中する。

本発明を実施するために適したＧＮＳＳ受信機のアーキテクチャを概略的に示す。 シングルＧＰＳタップの可能な実施形の概略ブロック図である。 ３次元プロットとして示された獲得処理の一般的な例を示す。 雑音又は相互干渉項を有さないシングルピークの取得の理想的な場合の相互相関ピーク群の周波数の分布を示す。 雑音だけが入力に存在する場合の図３に対応する図である。 雑音だけが入力に存在する場合の図４に対応する図である。 システムがランダム雑音及び相互干渉に重畳した信号を受信した場合の図３に対応する図である。 システムがランダム雑音及び相互干渉に重畳した信号を受信した場合の図４に対応する図である。 本発明の一側面にしたがってスプリアス状のピークを排除する方法をフローチャートとして示す。

符号の説明

１０ ＧＮＳＳ装置
１１ デジタル入力
１２ 搬送波抑制回路
１３ 逆拡散器
１４ レプリカコード発生器
１５ シフター
１６ コヒーレント・アキュムレータ
１７ ノンコヒーレント積分器
３０ アンテナ
４０ 無線周波数受信機，無線周波数モジュール
４６ 制御命令
４７ 出力
５０ 信号プロセッサ
５５ タイムベース発生器
６０ ナビゲーションエンジン
７０ アプリケーション・ナビゲーション・ソフトウェア
７７ 擬似距離データ
７８ サーチ命令
８０ 周辺装置
１００ ホストシステム

Claims (14)

1. 無線位置測定送信機から来るコードによって変調された１つ以上の信号を受信する無線周波数インターフェースを有し、
   この無線周波数インターフェースからの信号を複数のレプリカコードに相関させるために機能配置され、この無線周波数インターフェースからの信号を処理する相関手段を有し、各レプリカコードは、所定のコードシフト及び所定の周波数を有し、
   この相関手段の出力を複数の相関タップ内にアキュムレートする積分手段を有し、各相関タップは、レプリカコードのコードシフト及び周波数の所定の組み合わせを有する所定のレプリカコードに対応する無線位置測定受信機において、
   強い相関値を有するタップの部分集合を選択するために機能配置されたピーク選択モジュールを有し、
   候補ピークの周波数が、均一な分布と比較できるのかどうか又は相互相関を示す分布と比較できるのかどうかの検出に対してこれらの周波数を検査するために機能配置された相互相関検出モジュールを有することを特徴とする無線位置測定モジュール。
2. 相関項内の複数のピークが、相互に類似の周波数を有する場合、相互相関検出モジュールは、相互相関干渉を検出するために機能配置される請求項１に記載の無線位置測定受信機。
3. 相関項の分布が、均一な分布と異なる場合、相互相関検出モジュールは、相互相関干渉を検出するために機能配置される請求項１に記載の無線位置測定受信機。
4. 相互相関検出モジュールは、候補ピークの周波数が均一に分布している確率を計算するため、及びこの確率がプリセットされた閾値より低い場合に相互相関干渉を検出するために機能配置される請求項３に記載の無線位置測定受信機。
5. 候補ピークが、類似の周波数及び非類似の振幅を有する場合、相互相関検出器は、相互相関干渉を検出するために機能配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線位置測定受信機。
6. 検出された相互相関干渉に対応する周波数を有するタップを取得から排除するために機能配置された請求項１に記載の無線位置測定受信機。
7. 相互相関干渉の検出時に、異なるコード列の取得を開始するために機能配置された請求項１に記載の無線位置測定受信機。
8. 衛星信号を無線位置測定受信機内で取得する方法にあって：
   無線位置測定送信機からの信号を複数のレプリカコードに相関させるために機能配置され、この無線位置測定送信機からの信号を処理する相関手段を有し、各レプリカコードは、所定のコードシフト及び所定の周波数を有し、
   この相関手段の出力を複数の相関タップ内にアキュムレートする積分手段を有し、各相関タップは、レプリカコードのコードシフト及び周波数の所定の組み合わせを有する所定のレプリカコードに対応し、
   この方法は、候補ピークを選択するステップを有し、強い相関値を有するタップの部分集合が、このステップで選択される方法において、
   候補ピークの周波数が、均一な分布と比較できるのかどうか又は相互相関を示す分布と比較できるのかどうかが、検出される相互相関を検出するステップを特徴とする方法。
9. 相互相関を検出するステップは、候補ピークが相互に類似の周波数を有する場合に相互相関干渉を検出することを含む請求項８に記載の方法。
10. 相互相関を検出するステップは、候補ピークの周波数の分布が均一な分布と異なる場合に相互相関干渉を検出することを含む請求項８に記載の方法。
11. 相互相関を検出するステップは、候補ピークの周波数が均一に分布している確率を計算し、この確率がプリセットされた閾値より低い場合に相互相関干渉を検出することを含む請求項１０に記載の方法。
12. 候補ピークが、類似の周波数及び非類似の振幅を有する場合、相互相関検出器は、相互相関干渉を検出しないために機能配置される請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 検出された相互相関干渉に対応する周波数を有するタップを取得から排除するステップを有する請求項８に記載の方法。
14. 相互相関干渉の検出時に、異なるコード列の取得を開始するステップを有する請求項８に記載の方法。

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