JP2010156626A - 衛星測位装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の方式を選択的に採用する衛星測位装置において、消費電力を低減することを目的とする。
【解決手段】衛星測位装置１０は、占有周波数帯域の中心周波数が所定の第１周波数である衛星信号、および占有周波数帯域の中心周波数が所定の第２周波数である各衛星信号を受信する。そして、第１周波数の衛星信号の受信状況に基づいて、多周波数を用いたリアルタイムキネマティック測位が可能であるか否かを判定する。多周波ＲＴＫ測位が可能であると判定したときは、第１周波数および第２周波数の各衛星信号に基づいて多周波ＲＴＫ測位を行う。一方、多周波ＲＴＫ測位が不可能であると判定したときは、多周波ＲＴＫ測位を行う構成部の電源供給を遮断する。多周波ＲＴＫ測位を行う構成部の電源供給を遮断されているときは単独測位を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、衛星信号の受信状況に応じた方式で測位を行う衛星測位装置に関する。

衛星から送信された衛星信号を受信し測位を行う衛星測位装置が広く用いられている。衛星測位装置には、単独測位方式によるもの、相対測位方式によるもの等がある。

単独測位方式は、衛星測位装置が単独で測位を行う方式である。単独測位方式による衛星測位装置は、複数の衛星から送信された各衛星信号に基づいて各衛星までの距離を求め、各衛星信号に含まれる衛星の位置情報と、各衛星までの距離に基づいて衛星測位装置の位置を求める。

相対測位方式は、衛星測位装置が衛星信号の他、地球に設けられた基準局から送信された測位補正信号を受信して測位を行う方式である。相対測位方式による衛星測位装置は、複数の衛星から送信された各衛星信号、および基準局から送信された測位補正信号を受信する。そして、予め定められた基準点を原点とする位置ベクトルを衛星信号および測位補正信号に基づいて求め、基準点の位置と求められた位置ベクトルとに基づいて衛星測位装置の位置を求める。相対測位方式による衛星測位装置は、単独測位方式による衛星測位装置に比して構成が複雑になるものの、測位精度が高いという利点がある。このような測位方式は、リアルタイムキネマティック測位方式と称される。

また、衛星測位装置には、単一の周波数の衛星信号を用いるものと、周波数の異なる複数の衛星信号を用いるものとがある。相対測位方式を採用し多周波数を用いる衛星測位装置は、相対測位方式を採用し単一周波数を用いる衛星測位装置に比して測位に要する時間が短い。そのため、相対測位方式を採用し多周波数を用いる衛星測位装置は、車両、携帯電話端末等の移動体に搭載され、移動体の位置をリアルタイムに求める目的に用いることができる。多周波数を用いる相対測位方式を多周波リアルタイムキネマティック方式と呼び、以下、多周波ＲＴＫ測位とする。

なお、特許文献１には、本願発明が解決しようとする課題に関連して、方式の異なる２つの測位手段を選択的に用いる車載用ナビゲーション装置につき記載されている。

特開２００５−１６９５５号公報

単一周波数の相対測位方式では、多周波ＲＴＫ測位方式に比して測位に要する時間が長い。さらに、単一周波数または多周波数を用いる単独測位方式と比較しても、単一周波数の相対測位方式の方が測位に要する時間が長い。そのため、移動体搭載用とする等、迅速に測位を行う場合には、多周波ＲＴＫ測位方式または単独測位方式の衛星測位装置を用いることが好ましい。

また、多周波数方式の衛星測位装置は、単一周波数方式の衛星測位装置に比して高い受信品質が要求される。そのため、電波状況が良好でない場合には、単一周波数方式の衛星測位装置の方が、多周波数方式の衛星測位装置に比して、測位を容易に行うことができる。したがって、多周波ＲＴＫ測位方式の衛星測位装置と、単一周波数を用いる単独測位方式の衛星測位装置とを組み合わせる構成が考えられる。この構成においては、多周波ＲＴＫ測位方式による測位が可能であるか否かに応じて、多周波ＲＴＫ測位方式の衛星測位装置または単独測位方式の衛星測位装置のいずれかを選択して測位を行う。

しかし、このような構成では、２つの衛星測位装置を用いるため消費電力が増加するという問題が生じる。

本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、複数の方式を選択的に採用する衛星測位装置において、消費電力を低減することを目的とする。

本発明は、衛星から送信され、複数の周波数のそれぞれにおける衛星信号を受信する受信部と、前記複数の周波数のうちのいずれかに対する受信状況を検出する受信状況検出部と、前記受信状況が所定の条件を満たすときに各周波数における衛星信号に基づいて測位を行う多周波数測位部と、前記受信状況が所定の条件を満たさないときに、前記複数の周波数のうちの１つの周波数の衛星信号に基づいて測位を行う単一周波数測位部と、前記受信状況が所定の条件を満たさないときに、前記多周波数測位部の測位処理を停止する停止制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る衛星測位装置においては、各周波数に対応して設けられ、受信された衛星信号をベースバンド信号に変換するためのローカル信号を生成するローカル信号生成部と、前記複数の周波数に対して共通に設けられ、各周波数に対応するローカル信号によって、各周波数における衛星信号をベースバンド信号に変換する信号変換部と、を備え、前記多周波数測位部および前記単一周波数測位部は、ベースバンド信号に変換された衛星信号に基づいて測位を行い、前記停止制御部は、前記受信状況が所定の条件を満たさないときに、前記単一周波数測位部による処理に用いられない衛星信号に対する前記信号変換部による処理を停止することが好適である。

また、本発明は、衛星から送信され、複数の周波数のそれぞれにおける衛星信号を受信する受信部と、 各周波数に対応して設けられ、衛星信号をベースバンド信号に変換するためのローカル信号を生成するローカル信号生成部と、前記複数の周波数に対して共通に設けられ、各周波数に対応するローカル信号によって、各周波数における衛星信号をベースバンド信号に変換する信号変換部と、ベースバンド信号に変換された各衛星信号に基づいて測位を行う多周波数測位部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る衛星測位装置においては、基準局から送信された測位補正信号を受信する基準信号受信部を備え、前記多周波数測位部は、前記測位補正信号を用いてリアルタイムキネマティック測位を行い、前記停止制御部は、前記受信状況が所定の条件を満たさないときに、前記基準信号受信部における受信処理を停止することが好適である。

本発明によれば、複数の方式を選択的に採用する衛星測位装置において、消費電力を低減することができる。

図１に本発明の第１実施形態に係る衛星測位装置１０の構成を示す。衛星測位装置１０は、占有周波数帯域の中心周波数が所定の第１周波数である衛星信号、および占有周波数帯域の中心周波数が所定の第２周波数である衛星信号を受信する。そして、第１周波数の衛星信号の受信状況に基づいて、多周波ＲＴＫ測位が可能であるか否かを判定する。多周波ＲＴＫ測位が可能であると判定したときは、第１周波数および第２周波数の各衛星信号に基づいて多周波ＲＴＫ測位を行う。一方、多周波ＲＴＫ測位が不可能であると判定したときは、多周波ＲＴＫ測位を行う構成部の電源供給を遮断する。衛星測位装置１０では、多周波ＲＴＫ測位を行う構成部の電源供給が遮断されているときは単独測位方式による測位を行うことができる。

衛星測位装置１０は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に用いることができる。例えば、ＧＰＳで用いられる信号には、Ｌ１信号、Ｌ２信号、およびＬ５信号がある。また、Ｇａｌｉｌｅｏで用いられる信号にはＥ５ａ信号がある。Ｌ１信号、Ｌ２信号、Ｌ５信号の占有周波数帯域の中心周波数は、それぞれ、１５７５．４２ＭＨｚ、１２２７．６ＭＨｚ、１１７６．４５ＭＨｚであり、占有周波数帯域幅はいずれも１６ＭＨｚである。また、Ｅ５ａ信号の占有周波数帯域の中心周波数は、１１７６．４５ＭＨｚであり、占有周波数帯域幅は１６ＭＨｚである。

本実施形態では、第１周波数は、Ｌ１信号、Ｌ２信号、Ｌ５信号、またはＥ５ａ信号のうちのいずれかの占有周波数帯域中心周波数とする。また、第２周波数は、Ｌ１信号、Ｌ２信号、Ｌ５信号、またはＥ５ａ信号のうち、第１周波数とは異なるいずれかの占有周波数帯域中心周波数とする。

衛星測位装置１０の具体的な構成について説明する。前段ＲＦ増幅器１４は、衛星信号用アンテナ１２を介して衛星信号を受信する。そして、受信した衛星信号を増幅して第１周波数ＲＦフィルタ１６および第２周波数ＲＦフィルタ３０に出力する。

第１周波数ＲＦフィルタ１６は、第１周波数の衛星信号の占有周波数帯域を通過周波数帯域とする。第１周波数ＲＦフィルタ１６は、入力信号の通過周波数帯域外の成分を低減して第１周波数ＲＦ増幅器１８に出力する。第１周波数ＲＦ増幅器１８は、第１周波数ＲＦフィルタ１６の出力信号を増幅し、第１直交検波部２０に出力する。第１ローカル信号発振器２２は第１ローカル信号を生成し、第１直交検波部２０に出力する。第１直交検波部２０は、第１周波数ＲＦ増幅器１８の出力信号から、第１ローカル信号の位相を基準とした同相成分信号Ｉおよび直交成分信号Ｑをベースバンド信号として抽出する。そして、同相成分信号Ｉおよび直交成分信号Ｑをディジタル信号に変換し、第１信号処理部２４に出力する。

第１信号処理部２４は、第１直交検波部２０の出力信号に基づいて、衛星信号用アンテナ１２で受信された衛星信号の搬送波の位相を第１搬送波位相Ｂ１として求め、ＲＴＫ測位部２８に出力する。

このような構成によれば、第１周波数の衛星信号を受信して増幅し、その衛星信号の搬送波の位相を第１搬送波位相Ｂ１として求めることができる。第１信号処理部２４は、５個以上の衛星から送信され、衛星信号用アンテナ１２で受信された第１周波数の衛星信号のそれぞれに対して第１搬送波位相Ｂ１を求め、ＲＴＫ測位部２８に出力する。このようにして求められた第１搬送波位相Ｂ１はＲＴＫ測位部２８における多周波ＲＴＫ測位に用いられる。

第１信号処理部２４は、第１搬送波位相Ｂ１を求める他、第１直交検波部２０の出力信号に基づいて衛星までの擬似距離を求める。ここで、擬似距離は、１つの衛星信号に含まれる情報に基づいて計算によって求められる距離であり、実際の距離に対し誤差を含む。第１信号処理部２４は、４個以上の衛星からそれぞれ送信され、衛星信号用アンテナ１２で受信された第１周波数の衛星信号のそれぞれに対して擬似距離を求める。そして、各衛星信号に含まれる情報と各衛星に対して求められた擬似距離とに基づいて衛星測位装置１０の位置を求め、求められた結果を単独測位位置情報Ａとして測位結果処理部２６に出力する。

単独測位位置情報Ａは、単独測位方式によって求められた位置情報であり、測位結果として用いることが可能である。しかし、単独測位方式では、多周波ＲＴＫ測位方式で得られる程度の測位精度を確保することが困難である。そこで、衛星測位装置１０では、次に説明するように、第１搬送波位相Ｂ１の他、第２周波数の衛星信号に基づいて求められる第２搬送波位相Ｂ２および基準局から送信される情報を併せて用い、多周波ＲＴＫ測位を行う。単独測位位置情報Ａは、多周波ＲＴＫ測位が不可能である場合の測位結果として用いることができる。

第２周波数ＲＦフィルタ３０は、第２周波数の衛星信号の占有周波数帯域を通過周波数帯域とする。第２周波数ＲＦフィルタ３０は、前段ＲＦ増幅器１４から出力された信号の通過周波数帯域外の成分を低減して第２周波数ＲＦ増幅器３２に出力する。第２周波数ＲＦ増幅器３２は、第２周波数ＲＦフィルタ３０の出力信号を増幅し、第２直交検波部３４に出力する。第２ローカル信号発振器３６は、第２ローカル信号を生成し、第２直交検波部３４に出力する。第２直交検波部３４は、第２周波数ＲＦ増幅器３２の出力信号から、第２ローカル信号の位相を基準とした同相成分信号Ｉおよび直交成分信号Ｑをベースバンド信号として抽出する。そして、同相成分信号Ｉおよび直交成分信号Ｑをディジタル信号に変換し、第２信号処理部３８に出力する。

第２信号処理部３８は、第２直交検波部３４の出力信号に基づいて、衛星信号用アンテナ１２で受信された衛星信号の搬送波の位相を第２搬送波位相Ｂ２として求め、第２搬送波位相をＲＴＫ測位部２８に出力する。

このような構成によれば、第２周波数の衛星信号を受信して増幅し、その衛星信号の搬送波の位相を第２搬送波位相Ｂ２として求めることができる。第２信号処理部３８は、５個以上の衛星から送信され、衛星信号用アンテナ１２で受信された第２周波数の衛星信号のそれぞれに対して第２搬送波位相Ｂ２を求め、ＲＴＫ測位部２８に出力する。

なお、ここでは、第１直交検波部２０および第２直交検波部３４が同相成分信号Ｉおよび直交成分信号Ｑを抽出する構成とした。このような構成の他、第１直交検波部２０および第２直交検波部３４に代えて、第１周波数ＲＦ増幅器１８および第２周波数ＲＦ増幅器３２の各出力信号を低域周波数側に周波数変換するミキサを設け、ミキサの処理によって得られた中間周波数信号を第１信号処理部２４および第２信号処理部３８に入力するスーパーへテロダイン方式を採用してもよい。

基準信号受信部４２は、基準局から送信された測位補正信号を基準アンテナ４０を介して受信する。基準信号受信部４２は、測位補正情報を測位補正信号から抽出し、ＲＴＫ測位部２８に出力する。この測位補正情報は、第１搬送波位相Ｂ１および第２搬送波位相Ｂ２を求める元となった衛星信号について基準局で求められた位相、基準局の位置情報等を含む。

ＲＴＫ測位部２８は、第１搬送波位相Ｂ１、第２搬送波位相Ｂ２、および測位用基準情報に基づいて、多周波ＲＴＫ測位を行い衛星測位装置１０の位置情報を求め、求められた結果をＲＴＫ測位位置情報Ｃとして測位結果処理部２６に出力する。

測位結果処理部２６は、単独測位位置情報ＡまたはＲＴＫ測位位置情報Ｃの少なくともいずれかを用いた処理を実行する。例えば、位置情報を記憶、表示等する。また、衛星測位装置１０が自動車等の移動体に搭載される場合には、測位情報に基づいた走行支援等を行う。

多周波ＲＴＫ測位には、単独測位に比して高い受信品質が要求される。そこで、本実施形態に係る衛星測位装置１０は、第１信号処理部２４の処理状態に基づいて第１周波数の衛星信号の受信状態を検出し、多周波ＲＴＫ測位が可能であるか否かを判定するモニタ部４４を備える。そして、多周波ＲＴＫ測位が不可能である旨の判定をしたときは、多周波ＲＴＫ測位を行う構成部の電源供給を遮断する。

モニタ部４４は、次の（１）〜（５）の条件がすべて成立する場合には、多周波ＲＴＫ測位が可能である旨の判定をし、（１）〜（５）の条件のうちいずれかが成立しない場合には、多周波ＲＴＫ測位が不可能である旨の判定をする。
（１）衛星信号が受信された衛星の数が５個以上であること。
（２）衛星までの距離を衛星信号の位相の累積値で換算し、その位相累積値を２πで除したときの整数部分（整数バイアス値）に１以上の誤差がないこと。すなわち、サイクルスリップがないこと。
（３）衛星信号用アンテナ１２における受信信号レベルが所定値以上、例えば、−１４０ｄＢｍ以上であること。
（４）第１信号処理部２４における受信信号の信号対雑音比が所定値以上であること。
（５）衛星信号を受信している衛星の仰角が所定角度以上、例えば、１０°以上であること。

モニタ部４４は、多周波ＲＴＫ測位が可能である旨の判定をしたときは、電源オン情報を、第２周波数ＲＦ増幅器３２、第２直交検波部３４、第２ローカル信号発振器３６、第２信号処理部３８、基準信号受信部４２、およびＲＴＫ測位部２８に出力する。これらの構成部は、電源オン情報に基づいて電源供給がなされる状態に制御される。これによって、衛星測位装置１０は多周波ＲＴＫ測位を行う状態となる。測位結果処理部２６は、ＲＴＫ測位位置情報Ｃを用いた処理を実行する。

一方、モニタ部４４は、多周波ＲＴＫ測位が不可能である旨の判定をしたときは、電源オフ情報を、第２周波数ＲＦ増幅器３２、第２直交検波部３４、第２ローカル信号発振器３６、第２信号処理部３８、基準信号受信部４２、およびＲＴＫ測位部２８に出力する。これらの構成部は、電源オフ情報に基づいて電源供給がなされない状態に制御される。これによって、衛星測位装置１０は多周波ＲＴＫ測位を行わない状態となる。測位結果処理部２６は、単独測位位置情報Ａを用いた処理を実行する。

このような構成によれば、衛星信号の受信状況が多周波ＲＴＫ測位を行うことが可能な程度に良好でないときは、多周波ＲＴＫ測位方式に代えて単独測位方式による測位結果を用いることができる。これによって、高層ビルが隣接する市街地や、山岳地帯等、衛星信号の受信状況が良好でない地域において、測位処理が中断されることを回避することができる。

さらに、多周波ＲＴＫ測位を行わない場合には、第２周波数ＲＦ増幅器３２、第２直交検波部３４、第２ローカル信号発振器３６、第２信号処理部３８、基準信号受信部４２、およびＲＴＫ測位部２８の電源供給が遮断される、これによって、多周波ＲＴＫ測位を行わないときの消費電力を低減することができる。

なお、上記では、２つの周波数の衛星信号を受信する場合について説明した。このような構成の他、３以上の周波数の衛星信号を受信する構成としてもよい。この場合、受信周波数を追加した数だけ、第２周波数ＲＦフィルタ３０、第２周波数ＲＦ増幅器３２、第２直交検波部３４、第２ローカル信号発振器３６、および第２信号処理部３８と同一の構成部を追加する。多周波ＲＴＫ測位が可能である旨の判定をモニタ部４４がしたときは、ＲＴＫ測位部２８は、３以上の周波数のそれぞれの衛星信号に基づいて多周波ＲＴＫ測位を行う。そして、多周波ＲＴＫ測位が不可能である旨の判定をモニタ部４４がしたときは、第２周波数ＲＦフィルタ３０、第２周波数ＲＦ増幅器３２、第２直交検波部３４、第２ローカル信号発振器３６、および第２信号処理部３８と同一の構成部への電源供給を遮断する。

また、判定条件には、上記（１）〜（５）の総てを含める必要はなく、これらのうちのいずれかを採用することができる。また、その他の条件を追加してもよい。

次に、第２実施形態に係る衛星測位装置について説明する。図２に第２実施形態に係る衛星測位装置４６の構成を示す。衛星測位装置４６は、前段ＲＦ増幅器１４、後段ＲＦ増幅器４８、共用直交検波部５０を第１および第２周波数に対し共通化したものである。図１の衛星測位装置１０の構成部と同一の構成部については同一の符号を付して説明を簡略化する。

前段ＲＦ増幅器１４は、衛星信号用アンテナ１２を介して衛星信号を受信する。そして、受信した衛星信号を増幅して第１周波数ＲＦフィルタ１６および第２周波数ＲＦフィルタ３０に出力する。

第１周波数ＲＦフィルタ１６および第２周波数ＲＦフィルタ３０は、入力信号の通過周波数帯域外の成分を低減して後段ＲＦ増幅器４８に出力する。後段ＲＦ増幅器４８は、第１周波数ＲＦフィルタ１６および第２周波数ＲＦフィルタ３０の各出力信号を増幅し、共用直交検波部５０に出力する。

共用直交検波部５０に入力された信号は、同相ミキサ５２および直交ミキサ６４に入力される。第１ローカル信号発振器６０は、第１ローカル信号を同相ミキサ５２および９０°移相器６２に出力する。９０°移相器６２は、第１ローカル信号の位相を９０°遅らせた信号を、直交第１ローカル信号として直交ミキサ６４に出力する。ここで、第１ローカル信号の周波数は、予め定められた中間周波数ｆＩＦだけ第１周波数より低い周波数とする。

第２ローカル信号発振器７２は、第２ローカル信号を同相ミキサ５２および９０°移相器７４に出力する。９０°移相器７４は、第２ローカル信号の位相を９０°遅らせた信号を、直交第２ローカル信号として直交ミキサ６４に出力する。ここで、第２ローカル信号の周波数は、予め定められた中間周波数ｆＩＦだけ第２周波数より低い周波数とする。

同相ミキサ５２は、後段ＲＦ増幅器４８の出力信号と第１ローカル信号とを掛け合わせた信号、および後段ＲＦ増幅器４８の出力信号と第２ローカル信号とを掛け合わせた信号を同相ローパスフィルタ５４に出力する。

これによって、同相ミキサ５２からは、後段ＲＦ増幅器４８の出力信号と第１ローカル信号との周波数差の周波数を有する信号、および後段ＲＦ増幅器４８の出力信号と第２ローカル信号との周波数差の周波数を有する信号が同相ローパスフィルタ５４に出力される。

後段ＲＦ増幅器４８の出力信号は、第１周波数の衛星信号および第２周波数の衛星信号を含む。また、第１ローカル信号の周波数は、中間周波数ｆＩＦだけ第１周波数より低い周波数であり、第２ローカル信号の周波数は、中間周波数ｆＩＦだけ第２周波数より低い周波数である。したがって、第１周波数の衛星信号および第２周波数の衛星信号は、同一周波数帯域の信号に変換されて同相ローパスフィルタ５４に出力される。

同相ローパスフィルタ５４は、入力信号成分のうちカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数の成分を低減してＩＦ増幅器５６に出力する。

直交ミキサ６４は、後段ＲＦ増幅器４８の出力信号と直交第１ローカル信号を掛け合わせた信号、および後段ＲＦ増幅器４８の出力信号と直交第２ローカル信号を掛け合わせた信号を直交ローパスフィルタ６６に出力する。同相ミキサ５２の原理と同様の原理により、第１周波数の衛星信号および第２周波数の衛星信号は、同一周波数帯域の信号に変換されて直交ローパスフィルタ６６に出力される。

直交ローパスフィルタ６６は、入力信号成分のうちカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数の成分を低減してＩＦ増幅器６８に出力する。

このような構成によれば、後段ＲＦ増幅器４８の出力信号に含まれる第１周波数の衛星信号の同相成分および第２周波数の衛星信号の同相成分は、同一周波数帯域に重畳された上で不要な信号が低減され同相ローパスフィルタ５４から出力される。また、後段ＲＦ増幅器４８の出力信号に含まれる第１周波数の衛星信号の直交成分および第２周波数の衛星信号の直交成分は、同一周波数帯域に重畳された上で不要な信号が低減され直交ローパスフィルタ６６から出力される。

例えば、Ｌ１信号およびＬ２信号を受信するものとした設計例について採り上げる。この場合、第１周波数をＬ１信号の周波数１５７５．４２ＭＨｚとし、第２周波数をＬ２信号の周波数１２２７．６ＭＨｚとする。ここで、中間周波数ｆＩＦを１ＭＨｚとした場合には、第１ローカル信号の周波数を１５７４．４２ＭＨｚとし、第２ローカル信号の周波数を１２２６．６ＭＨｚとする。

同相ミキサ５２および直交ミキサ６４においては、Ｌ１信号の占有周波数帯域の中心周波数からｆＩＦ＝１ＭＨｚだけ低い周波数の成分はゼロ周波数成分に変換される。Ｌ１信号の占有周波数帯域幅は１６ＭＨｚであるため、ゼロ周波数成分に変換される成分の周波数よりも高域側の周波数成分は、０Ｈｚ以上９ＭＨｚ以下の周波数帯域の成分に変換され、ゼロ周波数成分に変換される成分の周波数よりも低域側の周波数成分は、０Ｈｚ以上８ＭＨｚ以下の周波数帯域の成分に変換される。

Ｌ２信号もＬ１信号と同様に、Ｌ２信号の占有周波数帯域の中心周波数からｆＩＦ＝１ＭＨｚだけ低い周波数の成分はゼロ周波数成分に変換される。ゼロ周波数成分に変換される成分の周波数よりも高域側の周波数成分は、０Ｈｚ以上９ＭＨｚ以下の周波数帯域の成分に変換され、ゼロ周波数成分に変換される成分の周波数よりも低域側の周波数成分は、０Ｈｚ以上８ＭＨｚ以下の周波数帯域の成分に変換される。

したがって、同相ミキサ５２からは、０Ｈｚ〜９ＭＨｚの周波数帯域にＬ１信号の同相成分およびＬ２信号の同相成分が周波数変換された信号が出力され、直交ミキサ６４からは、０Ｈｚ〜９ＭＨｚの周波数帯域にＬ１信号の直交成分およびＬ２信号の直交成分が周波数変換された信号が出力される。

この場合、同相ローパスフィルタ５４および直交ローパスフィルタ６６のカットオフ周波数ｆｃは、周波数変換されたＬ１信号およびＬ２信号の占有周波数帯域の上限９ＭＨｚと同一か、それよりやや高い周波数とすることが好ましい。

ＩＦ増幅器５６は、同相ローパスフィルタ５４から出力された同相成分信号Ｉを増幅し、Ａ／Ｄコンバータ５８に出力する。Ａ／Ｄコンバータ５８は、同相成分信号Ｉをディジタル信号に変換し、第１信号処理部２４および第２信号処理部３８に出力する。

ＩＦ増幅器６８は、直交ローパスフィルタ６６から出力された直交成分信号Ｑを増幅し、Ａ／Ｄコンバータ７０に出力する。Ａ／Ｄコンバータ７０は、直交成分信号Ｑをディジタル信号に変換し、第１信号処理部２４および第２信号処理部３８に出力する。

このような構成によれば、第１周波数ＲＦフィルタ１６および第２周波数ＲＦフィルタ３０の各出力信号は合成され増幅された上で後段ＲＦ増幅器４８から共用直交検波部５０に出力される。さらに、共用直交検波部５０は、第１周波数および第２周波数の各衛星信号に対して共通の構成によって直交検波を行う。後段ＲＦ増幅器４８および共用直交検波部５０を第１および第２周波数に対して共通化することで、衛星測位装置４６を小型化し、消費電力を低減することができる。

第１信号処理部２４は、共用直交検波部５０から出力された信号から、第１周波数の衛星信号に基づいて得られた信号を抽出する。第１信号処理部２４は、５個以上の衛星から送信され、衛星信号用アンテナ１２で受信された第１周波数の衛星信号のそれぞれについて第１搬送波位相Ｂ１を求め、ＲＴＫ測位部２８に出力する。

また、第１信号処理部２４は、第１搬送波位相Ｂ１を求める他、４個以上の衛星からそれぞれ送信され、衛星信号用アンテナ１２で受信された第１周波数の衛星信号のそれぞれに対して擬似距離を求める。そして、各衛星信号に含まれる情報と各衛星に対して求められた擬似距離とに基づいて衛星測位装置４６の位置を求め、求められた結果を単独測位位置情報Ａとして測位結果処理部２６に出力する。

第２信号処理部３８は、共用直交検波部５０から出力された信号から、第２周波数の衛星信号に基づいて得られた信号を抽出する。第２信号処理部３８は、５個以上の衛星から送信され、衛星信号用アンテナ１２で受信された第２周波数の衛星信号のそれぞれについて第２搬送波位相Ｂ２を求め、ＲＴＫ測位部２８に出力する。

ＲＴＫ測位部２８は、第１搬送波位相Ｂ１、第２搬送波位相Ｂ２、および基準信号受信部４２から出力された測位用基準情報に基づいて、多周波ＲＴＫ測位を行い衛星測位装置４６の位置情報を求め、測位結果をＲＴＫ測位位置情報Ｃとして測位結果処理部２６に出力する。

モニタ部４４は、第１信号処理部２４の処理状態に基づいて、第１周波数の衛星信号の受信状態を検出し、多周波ＲＴＫ測位が可能であるか否かの判定をする。モニタ部４４は、多周波ＲＴＫ測位が可能である旨の判定をしたときは、電源オン情報を、第２ローカル信号発振器７２、９０°移相器７４、第２信号処理部３８、基準信号受信部４２、およびＲＴＫ測位部２８に出力する。これらの構成部は、電源オン情報に基づいて電源供給がなされる状態に制御される。これによって、衛星測位装置４６は、多周波ＲＴＫ測位を行う状態となる。測位結果処理部２６は、ＲＴＫ測位位置情報Ｃを用いた処理を実行する。

一方、モニタ部４４は、多周波ＲＴＫ測位が不可能である旨の判定をしたときは、電源オフ情報を、第２ローカル信号発振器７２、９０°移相器７４、第２信号処理部３８、基準信号受信部４２、およびＲＴＫ測位部２８に出力する。これらの構成部は、電源オフ情報に基づいて電源供給がなされない状態に制御される。これによって、衛星測位装置４６は、多周波ＲＴＫ測位を行わない状態となる。測位結果処理部２６は、単独測位位置情報Ａを用いた処理を実行する。

このような構成によれば、衛星信号の受信状況が多周波ＲＴＫ測位を行うことが可能な程度に良好でないときは、多周波ＲＴＫ測位方式に代えて単独測位方式による測位結果を用いることができる。これによって、受信状況が良好でない地域において、測位処理が中断されることを回避することができる。

さらに、多周波ＲＴＫ測位を行わない場合には、第２ローカル信号発振器７２、９０°移相器７４、第２信号処理部３８、基準信号受信部４２、およびＲＴＫ測位部２８の電源供給が遮断される、これによって、多周波ＲＴＫ測位を行わないときの消費電力を低減することができる。

なお、上記では、２つの周波数の衛星信号を受信する場合について説明した。このような構成の他、３以上の周波数の衛星信号を受信する構成としてもよい。この場合、受信周波数を追加した数だけ、第２ローカル信号発振器７２、９０°移相器７４、および第２信号処理部３８と同一の構成部を追加する。多周波ＲＴＫ測位が可能である旨の判定をモニタ部４４がしたときは、ＲＴＫ測位部２８は、３以上の周波数のそれぞれの衛星信号に基づいて多周波ＲＴＫ測位を行う。そして、多周波ＲＴＫ測位が不可能である旨の判定をモニタ部４４がしたときは、第２ローカル信号発振器７２、９０°移相器７４、および第２信号処理部３８と同一の構成部への電源供給を遮断する。

米国および欧州における衛星測位システム（ＧＰＳ／Ｇａｌｉｌｅｏ）では、多周波数化が予定されている。本発明に係る衛星測位装置は、このような多周波数化に対応した衛星測位装置として好適である。本発明によれば、多周波ＲＴＫ測位方式によって高精度の測位を行う他、衛星信号の受信状況が良好でない場合には、単一周波数を用いた単独測位方式による測位を行うことができる。

第１実施形態に係る衛星測位装置の構成を示す図である。 第２実施形態に係る衛星測位装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０，４６ 衛星測位装置、１２ 衛星信号用アンテナ、１４ 前段ＲＦ増幅器、１６ 第１周波数ＲＦフィルタ、１８ 第１周波数ＲＦ増幅器、２０ 第１直交検波部、２２，６０ 第１ローカル信号発振器、２４ 第１信号処理部、２６ 測位結果処理部、２８ ＲＴＫ測位部、３０ 第２周波数ＲＦフィルタ、３２ 第２周波数ＲＦ増幅器、３４ 第２直交検波部、３６，７２ 第２ローカル信号発振器、３８ 第２信号処理部、４０ 基準アンテナ、４２ 基準信号受信部、４４ モニタ部、４８ 後段ＲＦ増幅器、５０ 共用直交検波部、５２ 同相ミキサ、５４ 同相ローパスフィルタ、５６，６８ ＩＦ増幅器、５８，７０ Ａ／Ｄコンバータ、６２，７４ ９０°移相器、６４ 直交ミキサ、６６ 直交ローパスフィルタ。

Claims (3)

1. 衛星から送信され、複数の周波数のそれぞれにおける衛星信号を受信する受信部と、
   前記複数の周波数のうちのいずれかに対する受信状況を検出する受信状況検出部と、
   前記受信状況が所定の条件を満たすときに各周波数における衛星信号に基づいて測位を行う多周波数測位部と、
   前記受信状況が所定の条件を満たさないときに、前記複数の周波数のうちの１つの周波数の衛星信号に基づいて測位を行う単一周波数測位部と、
   前記受信状況が所定の条件を満たさないときに、前記多周波数測位部の測位処理を停止する停止制御部と、
   を備えることを特徴とする衛星測位装置。
2. 請求項１に記載の衛星測位装置において、
   各周波数に対応して設けられ、受信された衛星信号をベースバンド信号に変換するためのローカル信号を生成するローカル信号生成部と、
   前記複数の周波数に対して共通に設けられ、各周波数に対応するローカル信号によって、各周波数における衛星信号をベースバンド信号に変換する信号変換部と、
   を備え、
   前記多周波数測位部および前記単一周波数測位部は、
   ベースバンド信号に変換された衛星信号に基づいて測位を行い、
   前記停止制御部は、
   前記受信状況が所定の条件を満たさないときに、前記単一周波数測位部による処理に用いられない衛星信号に対する前記信号変換部による処理を停止することを特徴とする衛星測位装置。
3. 衛星から送信され、複数の周波数のそれぞれにおける衛星信号を受信する受信部と、
   各周波数に対応して設けられ、衛星信号をベースバンド信号に変換するためのローカル信号を生成するローカル信号生成部と、
   前記複数の周波数に対して共通に設けられ、各周波数に対応するローカル信号によって、各周波数における衛星信号をベースバンド信号に変換する信号変換部と、
   ベースバンド信号に変換された各衛星信号に基づいて測位を行う多周波数測位部と、
   を備えることを特徴とする衛星測位装置。

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