JP2010121954A

JP2010121954A - 衛星信号判定装置及び衛星信号受信装置

Info

Publication number: JP2010121954A
Application number: JP2008293230A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Hirai; 正光平井
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2010-06-03
Anticipated expiration: 2028-11-17
Also published as: JP5172622B2

Abstract

【課題】衛星の信号から得られる衛星の軌道情報の信頼性を高める。
【解決手段】異なる時点に取得した共通データ、前半データ、後半データのアルマナックデータ発行番号ＩＯＤ_ａの値が同じであることのみならず、異なる時点に取得した共通データ、前半データ、後半データの取得日の日付が同じであることも条件として、異なる時点に取得した共通データ、前半データ、後半データのアルマナックデータを正式に保存部９に保存するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、衛星信号判定装置及び衛星信号受信装置に関する。

衛星からの電波信号を用い、地球上の現在位置を調べるための衛星測位システムとしては、アメリカの国防総省が運営するＧＰＳ（Global Positioning System）や、ＥＵにより計画が進行中であるガリレオ（Galileo）が知られている。

ガリレオの衛星から放送されるデータは、１２分間で一巡する「フレーム(Frame)」からなる。このフレームは１つが３０秒間である２４個の「サブフレーム(Sub
frame)」から構成されている。そして、各サブフレームは１５個の「ページ(Page)」に分かれており、このページは、「ワード（Word）」とも呼ばれ、１つが２秒間である。

この「ワード」は、ワードタイプ１（Word Type 1）からワードタイプ１０（Word Type 10）までの１０種類あり、ワードタイプ７からワードタイプ１０までの４種類のワードデータは、衛星の軌道情報を示すアルマナックデータ（Almanac Data）を含んでいる。ガリレオ衛星は３６個あり、１２分間で一巡する１フレームの中で３６個のガリレオ衛星のアルマナックデータを全て放送している。このワードタイプ７〜１０は、ある３０秒でワードタイプ７，８、次の３０秒でワードタイプ９，１０というように、１つが３０秒間である各サブフレームの中で２つずつしか放送されない。

図４は、ワードタイプ７〜１０の４種類のワードのデータ構成を示す説明図である。

図４において、ＳＶＩＤ１，ＳＶＩＤ２，ＳＶＩＤ３はそれぞれ異なるガリレオ衛星を示しており、ＳＶＩＤ１の衛星のアルマナックデータは、ワードタイプ７のＳＶ_{ＳＶＩＤ１}(1/2)と、ワードタイプ８のＳＶ_{ＳＶＩＤ１}(2/2)とに分かれ、ＳＶＩＤ２の衛星のアルマナックデータは、ワードタイプ８のＳＶ_{ＳＶＩＤ２}(1/2)と、ワードタイプ９のＳＶ_{ＳＶＩＤ２}(2/2)とに分かれ、ＳＶＩＤ３の衛星のアルマナックデータは、ワードタイプ９のＳＶ_{ＳＶＩＤ３}(1/2)と、ワードタイプ１０のＳＶ_{ＳＶＩＤ３}(2/2)とに分かれている。ここでは、それぞれ２つに分かれているアルマナックデータの前半部分を前半データ、後半部分を後半データと呼ぶ。そして、１つの衛星のアルマナックデータは、それぞれ異なるワード中に含まれている。

例えば、ＳＶＩＤ１の衛星についてはＳＶ_{ＳＶＩＤ１}(1/2)の前半データと、ＳＶ_{ＳＶＩＤ１}(2/2)の後半データとでアルマナックデータが揃うが、さらに当該アルマナックデータが何時の時点のデータであるのかがわからなければならない。このアルマナックデータが何時の時点のデータであるのかを示すのがアルマナック基準時刻（Time of Almanac）ｔ_ｏａ、及び、アルマナックウィークナンバー（Week Number of Almanac）ＷＮ_ａである。

すなわち、ＷＮ_ａは、ある時点（起点）から現在何週間経過しているかをその数値により示すデータである。そして、ｔ_ｏａはＷＮ_ａが示す現在の週の初め（日曜日の０時０分０秒）から何秒経過しているかという情報である。そして、ＷＮ_ａにより、ある起点から現在何週目かを判断し、ｔ_ｏａの現在の週の初めから何秒経過しているかという情報から当該週のどの時点に現在あるのかがわかる。このｔ_ｏａ及びＷＮ_ａの情報を、ここでは共通データと呼ぶ。このように、共通データ、前半データ、後半データが揃うことにより、初めてある衛星についてのアルマナックデータを取得することができる。例えば、ＳＶＩＤ３の衛星については、ワードタイプ７の共通データ（ｔ_ｏａ及びＷＮ_ａ）と、ワードタイプ９の前半データ（ＳＶ_{ＳＶＩＤ３}(1/2)）と、ワードタイプ１０の後半データ（ＳＶ_{ＳＶＩＤ３}(2/2)）とが揃うことにより、アルマナックデータを得ることができる。

そして、このようなデータを放送する衛星を用いた衛星測位システムを例えばカーナビゲーションシステムなどに適用した場合、車が移動中にビル影などにより影響されて、同一の衛星についての共通データ、前半データ、後半データのうちの一部を受信できない場合が発生する。

そこで、共通データ、前半データ、後半データのうち受信できたデータについては仮保存しておき、受信できなかったデータについては次の１２分間のフレームで放送されたときに該当データを取得し、前回のフレームで受信できたデータと今回のフレームで受信できたデータとを合わせて一揃いの共通データ、前半データ、後半データとすることにより、各衛星についてのアルマナックデータの収集を行うことができる。

ただし、アルマナックデータは、例えば１日１回アップデートされるので、共通データ、前半データ、後半データのうちの一部を以前放送されたフレームから取得し、他の一部を今回放送されたフレームから取得するようにすると、その両取得時点の間の中間時点でアルマナックデータの更新がなされてしまえば、一揃いの共通データ、前半データ、後半データにおいてデータが整合しないことになる。

そこで、放送時点の異なるフレームから別々に取得した共通データ、前半データ、後半データを組み合わせて使用できるか否かを判断するためのデータとして、ワードデータにはアルマナックデータ発行番号（Issue of Data）ＩＯＤ_ａが用意されている。ガリレオ衛星においてＩＯＤ_ａは４ビットの数字であり、放送時点の異なるフレームから別々に取得した共通データ、前半データ、後半データについて、それぞれのワードのＩＯＤ_ａが同じ値であったときは、放送時点の異なるフレームから別々に取得した共通データ、前半データ、後半データを組み合わせて使用できることを示している。すなわち、ＩＯＤ_ａの値はアルマナックデータがアップデートされると更新される。

しかしながら、ガリレオ衛星が放送しているデータ中のＩＯＤ_ａはわずか４ビットである。すなわち、ＩＯＤ_ａは０〜１５までの値しかとり得ないため、放送時点の異なるフレームから別々に取得した共通データ、前半データ、後半データについてＩＯＤ_ａが同じ値であっても、これらがアルマナックデータのアップデートの前後にまたがった値であり、ＩＯＤ_ａの値が同じであったのは偶然の結果であったということが発生する可能性がある。この場合は、ＩＯＤ_ａが同じ値であるために放送時点の異なるフレームから別々に取得した共通データ、前半データ、後半データを組み合わせて一揃いのアルマナックデータとして使用すると、正確なアルマナックデータを得られないことになる。

本発明の目的は、衛星の信号から得られる衛星の軌道情報の信頼性を高めることである。

本発明は、衛星からの受信信号中に異なる単位に分割されて含まれている前記衛星の軌道情報を取得する取得手段と、前記各単位に含まれ前記軌道情報がアップデートされる度に値が更新される番号の異同を判定する第１の判定手段と、前記各単位を取得したときの日付の異同を判定する第２の判定手段と、前記第１の判定手段で前記番号が前記各単位で同一であり、かつ、前記第２の判定手段で前記日付が前記各単位で同一であることを条件として、前記衛星の異なる前記単位に分割されて含まれている軌道情報を当該衛星の一揃いの軌道情報と判定する第３の判定手段と、を備えている衛星信号判定装置である。

別の面から見た本発明は、衛星からの信号を受信する受信手段と、受信手段で受信した受信信号中に異なる単位に分割されて含まれている前記衛星の軌道情報を取得する取得手段と、前記各単位に含まれ前記軌道情報がアップデートされる度に値が更新される番号の異同を判定する第１の判定手段と、前記各単位を取得したときの日付の異同を判定する第２の判定手段と、前記第１の判定手段で前記番号が前記各単位で同一であり、かつ、前記第２の判定手段で前記日付が前記各単位で同一であることを条件として、前記衛星の異なる前記単位に分割されて含まれている軌道情報を当該衛星の一揃いの軌道情報と判定する第３の判定手段と、を備えている衛星信号受信装置である。

本発明によれば、放送時点の異なる衛星信号から別々に取得した各単位について軌道情報がアップデートされる度に値が更新される番号が同じ値であったが、これらが実は軌道情報のアップデートの前後にまたがった値であり、番号が同じであったのは偶然の結果であったとしても、各単位を取得したときの日付が異なることにより、これらの各単位に分割して含まれている軌道情報を組み合わせて一揃いの軌道情報として使用されることが防止できるので、衛星信号に含まれる軌道情報の信頼性を高めることができる。

以下、本発明の一実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態にかかる衛星信号受信装置の全体構成を示すブロック図である。

この衛星信号受信装置１は、ガリレオ衛星から放送される信号をアンテナ２で受信する受信部３と、ＣＤＭＡ変調されている受信データに逆拡散をかけるなどの処理を行うサーチ・トラッキング処理部４と、受信データの復調を行うデータ復調処理部５とを備えている。

データ切り出し処理部６は、復調後の受信データから衛星信号中の一単位となるワード単位でデータを切り出す処理を行う。データ処理部７は、切り出された各ワードのデータについて後述するような処理を行う。計時部８は、時計機能を備えていて、現在の日付、時刻のデータをデータ処理部７等に供給する。保存部９は、データ処理部７でワードから取得したデータ等を記憶する。測位演算処理部１０は、データ切り出し処理部６で切り出したデータや保存部９で保存したデータ等に基づいてアンテナ２の現在位置の測位演算を行ない、アンテナ２の現在位置の位置情報を出力する。

次に、データ処理部７が実行する処理について詳細に説明する。

図２は、データ処理部７におけるアルマナックデータの前半データを含むワード、後半データを含むワードの処理について説明するフローチャートである。

まず、データ切り出し処理部６で切り出され、データ処理部７における処理対象となっているワードがアルマナックデータを含むワード７，８，９，１０のいずれかであるか否かを判断する（ステップＳ１）。ワード７，８，９，１０のいずれかであるときは（ステップＳ１のＹ）、アルマナックデータがアップデートされるたびに更新される値であるアルマナックデータ発行番号ＩＯＤ_ａの値が更新されたか、又は、計時部８のデータに基づき日付が更新されたか否かを判断する（ステップＳ２）。

ＩＯＤ_ａの値が更新されたとき、又は、日付が更新されたときは（ステップＳ２のＹ）、ある衛星についてのアルマナックデータの前半データを受信したか否かを判断する（ステップＳ３）。ある衛星についてのアルマナックデータの前半データを受信したときは（ステップＳ３のＹ）、ある衛星についてのこの前半データを保存部９に仮保存し、また、そのＩＯＤ_ａの値及びＩＯＤ_ａの値の取得日の日付を保存部９に保存し、さらに、その衛星について予め設定されている前半データの更新フラグの値を０から１にする（ステップＳ４）。

また、ある衛星についてのアルマナックデータの後半データを受信したか否かを判断する（ステップＳ５）。ある衛星についてのアルマナックデータの後半データを受信したときは（ステップＳ５のＹ）、ある衛星についてのこの後半データを保存部９に仮保存し、また、そのＩＯＤ_ａの値及びＩＯＤ_ａの値の取得日の日付を保存部９に保存し、さらに、その衛星について予め設定されている後半データの更新フラグの値を０から１にする（ステップＳ６）。

次に、各衛星について更新条件（後述する）を満たしたか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、この更新条件を満たした衛星については、アルマナックデータを正式に保存部９に保存し、前半データの更新フラグ、後半データの更新フラグの値を１から２にする（ステップＳ８）。前半データの更新フラグ、後半データの更新フラグの値を１から２にするのは、ある衛星について共通データ、前半データ、後半データがすべて揃って正式に保存部９に保存されたことを示す。

図３は、データ処理部７におけるアルマナックデータの共通データを含むワードの処理について説明するフローチャートである。

まず、データ切り出し処理部６で切り出され、データ処理部７における処理対象となっているワードが共通データであるアルマナック基準時刻ｔ_ｏａ及びアルマナックウィークナンバーＷＮ_ａを含むワード７，９のいずれかであるか否かを判断する（ステップＳ１１）。ワード７，９のいずれかであるときは（ステップＳ１１のＹ）、当該ワードに含まれているｔ_ｏａ又はＷＮ_ａが更新されているか否かを判断する（ステップＳ１２）。ｔ_ｏａ又はＷＮ_ａが更新されているときは（ステップＳ１２のＹ）、そのｔ_ｏａ及びＷＮ_ａを保存部９に仮保存し、そのｔ_ｏａの取得時のＩＯＤ_ａの値を保存部９に保存し、さらに、ｔ_ｏａの値の取得日の日付を保存部９に保存する（ステップＳ１３）。

次に、各衛星について更新条件（後述する）を満たしたか否かを判断する（ステップＳ１４）。そして、この更新条件を満たした衛星については、アルマナックデータを正式に保存部９に保存し、前半データの更新フラグ、後半データの更新フラグの値を１から２にする（ステップＳ１５）。ある衛星について共通データ、前半データ、後半データがすべて揃って正式に保存部９に保存されたことを示す。

続いて、ステップＳ７，Ｓ１４において判断する更新条件の内容について説明する。更新条件は次の３つを全て満足することである。

（１）アルマナック前半データの更新フラグ及びアルマナック後半データの更新フラグが何れも１であること。すなわち、アルマナック前半データの値が仮保存されていて、そのＩＯＤ_ａの値及びＩＯＤ_ａの値の取得日の日付が保存されていること、及び、アルマナック後半データの値が仮保存されていて、そのＩＯＤ_ａの値及びＩＯＤ_ａの値の取得日の日付が保存されていること（ステップＳ４，Ｓ６）、である。

（２）ｔ_ｏａの取得時のＩＯＤ_ａの値、前半データのＩＯＤ_ａの値、後半データのＩＯＤ_ａの値がすべて同じ値であること。これにより、異なる時点に取得した共通データ、前半データ、後半データのアルマナックデータ発行番号ＩＯＤ_ａの値が同じであることが保障される。

（３）ｔ_ｏａの取得日の日付、前半データの取得日の日付、後半データの取得日の日付がすべて同じ値であること。これにより、異なる時点に取得した共通データ、前半データ、後半データの取得日の日付が同じであることが保障される。

以上説明した衛星信号受信装置１によれば、異なる時点に取得した共通データ、前半データ、後半データのアルマナックデータ発行番号ＩＯＤ_ａの値が同じであることのみならず、異なる時点に取得した共通データ、前半データ、後半データの取得日の日付が同じであることも条件として（ステップＳ７のＹ，Ｓ１４のＹ）、異なる時点に取得した共通データ、前半データ、後半データのアルマナックデータを正式に保存部９に保存するようにしている（ステップＳ８，Ｓ１５）。

よって、放送時点の異なるフレームから別々に取得した共通データ、前半データ、後半データについてＩＯＤ_ａが同じ値であったが、これらが実はアルマナックデータのアップデートの前後にまたがった値であり、ＩＯＤ_ａの値が同じであったのは偶然の結果であったとしても、共通データ、前半データ、後半データの取得日の日付が異なることにより、これらの共通データ、前半データ、後半データを組み合わせて一揃いのアルマナックデータとして使用されることが防止できるので、アルマナックデータの信頼性を高めることができる。

本発明の一実施の形態である衛星信号受信装置の全体構成を示すブロック図である。データ処理部におけるアルマナックデータの前半データを含むワード、後半データを含むワードの処理について説明するフローチャートである。データ処理部におけるアルマナックデータの共通データを含むワードの処理について説明するフローチャートである。ガリレオ衛星の送信信号におけるワードタイプ７〜１０の４種類のワードのデータ構成を示す説明図である。

符号の説明

１衛星信号受信装置
７データ処理部

Claims

衛星からの受信信号中に異なる単位に分割されて含まれている前記衛星の軌道情報を取得する取得手段と、
前記各単位に含まれ前記軌道情報がアップデートされる度に値が更新される番号の異同を判定する第１の判定手段と、
前記各単位を取得したときの日付の異同を判定する第２の判定手段と、
前記第１の判定手段で前記番号が前記各単位で同一であり、かつ、前記第２の判定手段で前記日付が前記各単位で同一であることを条件として、前記衛星の異なる前記単位に分割されて含まれている軌道情報を当該衛星の一揃いの軌道情報と判定する第３の判定手段と、
を備えている衛星信号判定装置。
衛星からの信号を受信する受信手段と、
受信手段で受信した受信信号中に異なる単位に分割されて含まれている前記衛星の軌道情報を取得する取得手段と、
前記各単位に含まれ前記軌道情報がアップデートされる度に値が更新される番号の異同を判定する第１の判定手段と、
前記各単位を取得したときの日付の異同を判定する第２の判定手段と、
前記第１の判定手段で前記番号が前記各単位で同一であり、かつ、前記第２の判定手段で前記日付が前記各単位で同一であることを条件として、前記衛星の異なる前記単位に分割されて含まれている軌道情報を当該衛星の一揃いの軌道情報と判定する第３の判定手段と、
を備えている衛星信号受信装置。