JP2010197189A - Time determination method and time determination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、時刻決定方法及び時刻決定装置に関する。 The present invention relates to a time determination method and a time determination device.
測位用信号を利用した測位システムとしては、GPS(Global Positioning System)が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された位置算出装置に利用されている。GPSでは、複数のGPS衛星の位置や各GPS衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて自機の位置を示す3次元の座標値と時計誤差とを求める位置算出演算を行う。 A GPS (Global Positioning System) is widely known as a positioning system using positioning signals, and is used in a position calculation device built in a mobile phone or a car navigation device. In the GPS, position calculation is performed to obtain a three-dimensional coordinate value indicating the position of the own device and a clock error based on information such as the positions of a plurality of GPS satellites and pseudo distances from each GPS satellite to the own device.
GPSでは、位置計算を行うために時刻が必須の情報であるため、時刻情報を取得するための技術が必要となる。特許文献1には、予め取得・格納しておいた航法データのビットパターンと、受信したデータのビットパターンとのパターン照合を行って時刻を決定する技術が開示されている。
In GPS, since time is essential information for performing position calculation, a technique for acquiring time information is required.
特許文献1の手法では、受信した測位用信号を復調してデータビットパターンを取得し、予め取得・格納しておいた照合用のビットパターンと照合を行う。しかし、装置が屋内に位置している場合など、受信した測位用信号が弱電界の信号となる環境(いわゆる弱電界環境)では、測位用信号を復調する際にエラーが発生し、データビットパターンのビット値が反転してしまうことがある。すなわち、測位用信号は位相反転方式で変調されているため、復調エラーが1度発生してしまうと、その後のデータビットの符号が全て反対に解釈されてしまう。
In the technique of
特許文献1の技術では、連続してビット値が一致したビット長に基づいて受信データビットパターンと照合用のビットパターンとの適否を判定する。このため、特許文献1の技術をそのまま適用した場合、弱電界環境下において受信した測位用信号を復調する際に1度エラーが発生してしまうと、その後の符号が全て逆に解釈されて復調されるため、ビットパターンの照合を利用した時刻決定ができないという問題があった。
In the technique disclosed in
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、弱電界環境等においても時刻を決定することのできる新たな手法を提案することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to propose a new method capable of determining the time even in a weak electric field environment or the like.
以上の課題を解決するための第1の形態は、位相反転方式で変調することで所定の航法データを所定の通信フォーマットで搬送する搬送波信号を周期的に発信する測位用衛星から前記搬送波信号を受信することと、前記受信した信号からデータビットパターンを復調して取得することと、前記データビットパターンと所定の照合用ビットパターンとをビット単位で順番に照合していくことと、前記照合によって連続して一致したと判定されたビット長及び連続して不一致と判定されたビット長を合算した同定累積長に基づいて、前記データビットパターンと前記照合用ビットパターンとの適否を判定することと、前記適否判定により適合と判定された場合に、前記通信フォーマットで規定された所定の受信タイミングを用いて時刻を決定することと、を含む時刻決定方法である。 In a first mode for solving the above-described problems, the carrier signal is transmitted from a positioning satellite that periodically transmits a carrier signal that carries predetermined navigation data in a predetermined communication format by modulating the phase inversion method. Receiving, demodulating and obtaining a data bit pattern from the received signal, sequentially collating the data bit pattern and a predetermined collation bit pattern bit by bit, Determining the suitability of the data bit pattern and the verification bit pattern based on the identification cumulative length obtained by adding together the bit length determined to be continuously matched and the bit length determined to be continuously mismatched; When it is determined to be suitable by the suitability determination, the time is determined using a predetermined reception timing defined in the communication format. Doo Doo, a time determination method, including.
また、他の形態として、位相反転方式で変調することで所定の航法データを所定の通信フォーマットで搬送する搬送波信号を周期的に発信する測位用衛星から前記搬送波信号を受信する受信部と、前記受信した信号からデータビットパターンを復調して取得する復調部と、前記データビットパターンと所定の照合用ビットパターンとをビット単位で順番に照合していく照合部と、前記照合によって連続して一致したと判定されたビット長及び連続して不一致と判定されたビット長を合算した同定累積長に基づいて、前記データビットパターンと前記照合用ビットパターンとの適否を判定する適否判定部と、前記適否判定により適合と判定された場合に、前記通信フォーマットで規定された所定の受信タイミングを用いて時刻を決定する時刻決定部と、を備えた時刻決定装置を構成してもよい。 Further, as another form, a receiving unit that receives the carrier signal from a positioning satellite that periodically transmits a carrier signal that carries predetermined navigation data in a predetermined communication format by modulating the phase inversion method, A demodulator that demodulates and acquires a data bit pattern from a received signal, a collator that sequentially collates the data bit pattern with a predetermined bit pattern for collation in units of bits, and continuously matches by the collation An appropriateness determination unit for determining the appropriateness of the data bit pattern and the verification bit pattern based on the identification accumulated length obtained by adding the bit length determined to be consecutively determined and the bit length determined to be inconsistent; Time determination that determines the time using the predetermined reception timing defined in the communication format when it is determined to be appropriate by the suitability determination. And parts, may constitute a time determination device equipped with.
この第1の形態等によれば、測位用衛星から搬送波信号を受信し、受信した信号からデータビットパターンを復調して取得する。そして、取得したデータビットパターンと所定の照合用ビットパターンとをビット単位で順番に照合していき、照合によって連続して一致したと判定されたビット長及び連続して不一致と判定されたビット長を合算した同定累積長に基づいて、取得したデータビットパターンと照合用ビットパターンとの適否を判定する。そして、適否判定により適合と判定された場合に、航法データの通信フォーマットの所定の受信タイミングを用いて時刻を決定する。 According to the first embodiment, a carrier wave signal is received from a positioning satellite, and a data bit pattern is demodulated and acquired from the received signal. Then, the obtained data bit pattern and a predetermined bit pattern for verification are sequentially verified in bit units, and the bit length determined to be continuously matched by the verification and the bit length determined to be continuously mismatched Whether or not the acquired data bit pattern and the verification bit pattern are appropriate is determined based on the accumulated cumulative length obtained by adding together. Then, when it is determined to be suitable by the suitability determination, the time is determined using a predetermined reception timing of the communication format of the navigation data.
搬送波信号を復調することで取得したデータビットパターンと照合用ビットパターンとの適否を、連続して一致したと判定されたビット長ばかりでなく、連続して不一致と判定されたビット長を加味して判定することにした。これにより、弱電界環境等において搬送波信号を復調する際にエラーが発生して、以降のビット符号を逆に解釈した場合であっても、ビットパターンの適否判定を正しく行うことが可能となり、航法データの通信フォーマットに従って時刻を決定することができるようになる。 Appropriateness of the data bit pattern obtained by demodulating the carrier wave signal and the verification bit pattern includes not only the bit length determined to be consistently matched but also the bit length determined to be continuously mismatched. I decided to judge. As a result, even when an error occurs when demodulating a carrier wave signal in a weak electric field environment or the like, it is possible to correctly determine the suitability of the bit pattern even when the subsequent bit code is interpreted in reverse. The time can be determined according to the data communication format.
また、第2の形態として、第1の形態の時刻決定方法であって、前記航法データには有効期間が定められ、前記測位用衛星は、最新の有効期間の航法データを搬送する搬送波信号を発信しており、取得済の過去の航法データを表すビットパターンのうち、最新の航法データを表すビットパターンと同一のビット値となる流用可能ビット部分を抽出することと、前記流用可能ビット部分を用いて前記照合用ビットパターンを生成することと、を更に含み、前記照合は、前記流用可能ビット部分について、前記データビットパターンと前記照合用ビットパターンとをビット単位で順番に照合していくことである時刻決定方法を構成してもよい。 Further, as a second mode, in the time determination method according to the first mode, an effective period is determined for the navigation data, and the positioning satellite transmits a carrier signal carrying the navigation data of the latest effective period. Out of the bit patterns representing the acquired past navigation data, extracting a reusable bit portion having the same bit value as the bit pattern representing the latest navigation data, and reusing the reusable bit portion. And generating the collation bit pattern using the collation, wherein the collation sequentially collates the data bit pattern and the collation bit pattern bit by bit with respect to the divertable bit portion. A time determination method may be configured.
この第2の形態によれば、取得済の過去の航法データを表すビットパターンのうち、最新の航法データを表すビットパターンと同一のビット値となる流用可能ビット部分を抽出する。そして、抽出した流用可能ビット部分を用いて照合用ビットパターンを生成し、流用可能ビット部分について、復調することで取得したデータビットパターンと照合用ビットパターンとをビット単位で順番に照合していく。 According to the second mode, a divertable bit portion having the same bit value as the bit pattern representing the latest navigation data is extracted from the bit patterns representing the acquired past navigation data. Then, a verification bit pattern is generated using the extracted reusable bit part, and the data bit pattern obtained by demodulating the reusable bit part and the verification bit pattern are sequentially verified in bit units. .
最新の航法データを表すビットパターンと同一のビット値となる流用可能ビット部分を用いることで、照合に適した照合用ビットパターンを生成することができる。 By using the divertable bit portion having the same bit value as the bit pattern representing the latest navigation data, a matching bit pattern suitable for matching can be generated.
また、第3の形態として、第2の形態の時刻決定方法であって、前記航法データには、時間経過に応じて値が漸次変化するパラメーターが含まれており、前記抽出することは、前記パラメーターの値を表すビット部分のうち、所定の上位桁のビット部分を前記流用可能ビット部分として抽出することを含む時刻決定方法を構成してもよい。 Further, as a third mode, the time determination method according to the second mode, wherein the navigation data includes a parameter whose value gradually changes with time, and the extraction includes You may comprise the time determination method including extracting the bit part of a predetermined | prescribed upper digit among the bit parts showing the value of a parameter as the said diversion possible bit part.
この第3の形態によれば、時間経過に応じて値が漸次変化するパラメーターの値を表すビット部分のうち、所定の上位桁のビット部分を流用可能ビット部分として抽出する。時間経過に応じて値が漸次変化するパラメーターは、下位桁のビット部分の値は変化している可能性が高いため照合に使用せず、値が変化している可能性の低い上位桁のビット部分を照合に使用する。 According to the third embodiment, a bit portion of a predetermined upper digit is extracted as a divertable bit portion from bit portions representing parameter values whose values gradually change with time. A parameter whose value gradually changes over time is not used for collation because the value of the lower-order bit part is likely to change, and the upper-order bit whose value is unlikely to change Use part for matching.
また、第4の形態として、第1〜第3の何れかの形態の時刻決定方法であって、過去の航法データと当該過去の航法データが有効であった期間とを用いて最新の航法データの一部又は全部を推定して前記照合用ビットパターンを生成することを更に含む時刻決定方法を構成してもよい。 Further, as a fourth mode, the time determination method according to any one of the first to third modes, the latest navigation data using past navigation data and a period during which the past navigation data was valid. A time determination method that further includes generating a part of or all of the bit pattern for verification and generating the verification bit pattern may be configured.
この第4の形態によれば、過去の航法データと当該過去の航法データが有効であった期間とを用いて最新の航法データの一部又は全部を推定して照合用ビットパターンを生成する。航法データには、時刻を変数とし、時刻に依存して値が変化するパラメーターが含まれる。そこで、これらのパラメーターについては値を推定して、照合用ビットパターンを生成するようにする。 According to the fourth embodiment, a part or all of the latest navigation data is estimated using the past navigation data and the period during which the past navigation data was valid, and a verification bit pattern is generated. The navigation data includes a parameter whose time is a variable and whose value changes depending on the time. Therefore, values for these parameters are estimated and a verification bit pattern is generated.
また、第5の形態として、第1〜第4の何れかの形態の時刻決定方法であって、前記適否を判定することは、前記照合によって所定の連続数以上連続して一致したと判定されたビット長及び前記連続数以上連続して不一致と判定されたビット長を合算して前記同定累積長を求めることを含む時刻決定方法を構成してもよい。 Further, as a fifth mode, in the time determination method according to any one of the first to fourth modes, it is determined that the determination of the suitability is continuously matched by a predetermined continuous number or more by the collation. A time determination method may be configured which includes adding the bit length and the bit length determined to be inconsistent continuously over the continuous number to obtain the identified cumulative length.
この第5の形態によれば、照合によって所定の連続数以上連続して一致したと判定されたビット長及び連続数以上連続して不一致と判定されたビット長を合算して同定累積長を求める。連続して一致したと判定された場合や、連続して不一致と判定された場合であっても、そのビット長が所定の連続数に満たない場合は同定累積長に合算されない。そのため、搬送波信号を復調する際にエラーが頻繁に発生してビット値の反転が繰り返し起こったような場合は、不適合と判定されるようになる。 According to the fifth aspect, the identification cumulative length is obtained by adding together the bit length determined to be continuously matched by a predetermined continuous number or more by the collation and the bit length determined to be continuously mismatched by the continuous number or more. . Even when it is determined that they are continuously matched or when it is determined that they do not match continuously, if the bit length is less than a predetermined number of consecutive numbers, they are not added to the identified cumulative length. Therefore, in the case where errors frequently occur when demodulating a carrier wave signal and bit value inversion repeatedly occurs, it is determined as nonconforming.
以下、図面を参照して、時刻決定装置及び位置算出装置を備えた電子機器の一種である携帯型電話機1に本発明を適用した場合の実施形態について説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけではない。
Hereinafter, with reference to the drawings, an embodiment in which the present invention is applied to a
1.原理
本実施形態では、携帯型電話機1が、GPS衛星から受信したGPS衛星信号を復調することで、航法メッセージデータのビットパターンである受信データビットパターンを取得する。一方、航法メッセージデータを推測し、その推測した航法メッセージデータを表す照合用ビットパターンを携帯型電話機1内部で生成する。そして、受信データビットパターンと照合用ビットパターンとを照合する。照合した結果、適合であると判定した場合には、航法メッセージデータの通信フォーマットとして規定されている所定の受信タイミングを用いて時刻を決定する。
1. Principle In this embodiment, the
1−1.照合用ビットパターン生成の原理
図1は、本実施形態における照合用ビットパターンの生成の原理を説明するための概念を示す図である。GPS衛星は、位相反転方式によって変調することで航法データ(航法メッセージ)を搬送する搬送波信号(GPS衛星信号)を繰り返し発信している。
1-1. Principle of Collation Bit Pattern Generation FIG. 1 is a diagram illustrating a concept for explaining the principle of collation bit pattern generation in the present embodiment. The GPS satellite repeatedly transmits a carrier wave signal (GPS satellite signal) that carries navigation data (navigation message) by modulating the phase inversion method.
GPS衛星信号のビットレートは毎秒50ビットであるため、各ビットは20ミリ秒の長さである。また、1つの航法データは1つのマスターフレームで構成されており、1つのマスターフレームは1500ビットのメインフレーム25個で構成される。従って、1つのメインフレームを受信するには30秒の時間を要し、全ての航法データ(1つのマスターフレーム)を受信するには12.5分の時間を要する。尚、各メインフレームの先頭は、必ず、毎正分、或いは、毎正分から30秒後のタイミングに同期して発信されている。 Since the bit rate of the GPS satellite signal is 50 bits per second, each bit is 20 milliseconds long. One navigation data is composed of one master frame, and one master frame is composed of 25 1500-bit main frames. Therefore, it takes 30 seconds to receive one main frame, and 12.5 minutes to receive all navigation data (one master frame). The head of each main frame is always transmitted in synchronization with every minute or every 30 seconds after every minute.
また、各メインフレームは、5つのサブフレーム(図1の第1サブフレーム〜第5サブフレーム)で構成されている。第1サブフレーム〜第3サブフレームには、各メインフレーム共に同じ情報が繰り返されており、第4サブフレーム及び第5サブフレームには、各メインフレームで異なる情報が格納されている。第4サブフレーム及び第5サブフレームに格納されるのは、航法データの異なるページの情報である。 Each main frame is composed of five subframes (the first to fifth subframes in FIG. 1). The same information is repeated for each main frame in the first to third subframes, and different information is stored in each mainframe in the fourth and fifth subframes. Information stored in different pages of navigation data is stored in the fourth subframe and the fifth subframe.
各サブフレームは、10個のワードで構成されている。第1ワードはテレメトリーワード(TLM)と呼ばれ、8ビットの同期用パターンと14ビットのメッセージとで構成されている。第2ワードは、ハンドオーバーワード(HOW)と呼ばれ、時刻情報(週の初めからの経過秒数)を含んでいる。第3ワード〜第10ワードには、サブフレーム毎に異なる情報が含まれている。 Each subframe is composed of 10 words. The first word is called a telemetry word (TLM) and is composed of an 8-bit synchronization pattern and a 14-bit message. The second word is called a handover word (HOW) and includes time information (number of seconds elapsed since the beginning of the week). The third word to the tenth word contain different information for each subframe.
本実施形態では、第2サブフレーム及び第3サブフレームの第3ワードから第10ワードに含まれるエフェメリスに着目し、エフェメリスにおける衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター等の各種パラメーター(以下、「エフェメリスパラメーター」と称す。)を用いて照合用ビットパターンを生成する。 In this embodiment, paying attention to the ephemeris included in the third to tenth words of the second and third subframes, various parameters such as satellite orbit parameters and clock correction parameters in the ephemeris (hereinafter referred to as “ephemeris parameters”). To generate a verification bit pattern.
携帯型電話機1は、予め基地局のサーバーからサーバーアシストによってエフェメリスを取得しておくか、GPS衛星から発信されているGPS衛星信号を復調することでエフェメリスを取得して格納しておくことが必要となる。エフェメリスの有効期間は4時間であり、有効期間内であれば当該エフェメリスをそのまま使用することができるが、有効期間が切れている場合は、当該エフェメリスをそのまま使用することはできない。そのため、格納済みのエフェメリスが有効期間内であるか否かに応じて異なる方法で照合用ビットパターンを生成する。
The
(1)エフェメリスの有効期間が切れている場合
エフェメリスの有効期間が切れている場合は、受信データビットパターンとのパターンマッチングを行うビット部分を定めた照合マスクを決定する。エフェメリスパラメーターには、時刻を変数とし、時間経過に応じて値が漸次変化するパラメーターである時刻依存パラメーターと、時刻を変数としないパラメーターである時刻非依存パラメーターとの2種類に分類される。照合マスクは、時刻依存パラメーターの推定値と、時刻非依存パラメーターの原数値とで構成される。
(1) When the effective period of the ephemeris has expired When the effective period of the ephemeris has expired, a collation mask that defines a bit portion for performing pattern matching with the received data bit pattern is determined. The ephemeris parameter is classified into two types, a time-dependent parameter which is a parameter whose value gradually changes with the passage of time and a time-independent parameter which is a parameter whose time is not a variable. The collation mask is composed of estimated values of time-dependent parameters and original values of time-independent parameters.
詳細に説明する。エフェメリスパラメーターのうち、エフェメリスの基準時刻「toe」と、昇交点赤経「Ω0」と、平均近点離角「M0」との3つのパラメーターが、本実施形態における時刻依存パラメーターである。エフェメリスの有効期間が切れている場合は、エフェメリスを取得してからの経過時間に基づいて、時刻依存パラメーターの値を推定する。 This will be described in detail. Among the ephemeris parameters, the three parameters of the ephemeris reference time “t oe ”, the rising intersection red longitude “Ω 0 ”, and the average near point separation angle “M 0 ” are time-dependent parameters in the present embodiment. . When the effective period of the ephemeris has expired, the value of the time-dependent parameter is estimated based on the elapsed time since the ephemeris was acquired.
エフェメリスの有効期間は、基準時刻「toe」から±2時間である。そのため、エフェメリスを取得してからの経過時間が「m時間」である場合は、当該エフェメリスの基準時刻「toe」に「2×m時間=7200×m秒」を加算することで、基準時刻を推定する。すなわち、次式(1)に従って推定基準時刻「t´oe」を算出する。
この場合、昇交点赤経「Ω0」及び平均近点離角「M0」の推定値は、基準時刻「toe」と推定基準時刻「t´oe」との時刻差「t´oe−toe」を用いて、次式(2)及び(3)に従ってそれぞれ算出することができる。
時刻依存パラメーターについては、式(1)〜式(3)で算出された推定値を用いて照合マスクを生成する。一方、時刻非依存パラメーターは時刻に依存しないため、エフェメリスの基準時刻「toe」を用いて値を推定することができない。そこで、時刻非依存パラメーターについては、格納済みのエフェメリスに含まれる原数値を流用して照合マスクを生成する。 For the time-dependent parameter, a collation mask is generated using the estimated values calculated by Expressions (1) to (3). On the other hand, since the time-independent parameter does not depend on time, the value cannot be estimated using the ephemeris reference time “t oe ”. Therefore, for time-independent parameters, a matching mask is generated by using the original values included in the stored ephemeris.
しかし、時刻依存パラメーターについてはあくまでも推定値であり、現在における正しい値ではない可能性があるため、照合にそのまま使用することはできない。また、時刻非依存パラメーターについても、エフェメリスの有効期間が異なれば値が変化するため、原数値をそのまま照合に利用することはできない。 However, the time-dependent parameter is only an estimated value and may not be a correct value at present, so it cannot be used as it is for collation. Also, for time-independent parameters, the values change if the validity period of the ephemeris is different, so the original values cannot be used for matching as they are.
そこで、本実施形態では、各エフェメリスパラメーターについて、当該エフェメリスパラメーターに予め対応付けられた規定数の上位桁のビット値でなる照合マスクを形成する。すなわち、推定値又は原数値を表すビット部分のうちの予め定められた数の上位桁のビットのみを照合に使用する。これは、下位桁のビット値は誤差が含まれている可能性が高く信頼することはできないが、上位桁のビット値は経時変化に依らずに凡そ一定であり、誤差が含まれている可能性が低いため、上位桁のビット値は信頼することとして照合に使用するという考え方である。 Therefore, in the present embodiment, for each ephemeris parameter, a collation mask composed of a predetermined number of high-order bit values that are associated in advance with the ephemeris parameter is formed. That is, only a predetermined number of higher-order bits in the bit portion representing the estimated value or the original value are used for the collation. This is because the lower-order bit value is likely to contain an error and cannot be relied on, but the upper-order bit value is almost constant regardless of changes over time and may contain an error. This is because the bit value of the upper digit is used for collation as trustworthy.
ここまでの手順によって、例えば図1に示すような照合マスクが形成される。図1において、ハッチングが施された部分が照合に使用するビット部分を示している。本実施形態では、エフェメリスを対象として照合ビットパターンを生成するため、第2サブフレーム及び第3サブフレームの各ワードの一部にハッチングが施されている。照合マスクを形成した後、当該照合マスクに基づいて、航法データの通信フォーマットに則ってエフェメリスパラメーター値を配列して照合用ビットパターンを生成する。 By the procedure so far, for example, a verification mask as shown in FIG. 1 is formed. In FIG. 1, the hatched portion shows the bit portion used for collation. In this embodiment, in order to generate a collation bit pattern for the ephemeris, a part of each word in the second subframe and the third subframe is hatched. After the collation mask is formed, based on the collation mask, the ephemeris parameter values are arranged in accordance with the communication format of the navigation data to generate a collation bit pattern.
(2)エフェメリスの有効期間内である場合
エフェメリスの有効期間内である場合は、当該エフェメリスに含まれる各エフェメリスパラメーターの値は全て信頼できるものであるため、エフェメリスパラメーターの原数値を流用して照合用ビットパターンを生成する。すなわち、各エフェメリスパラメーターの原数値を航法データの通信フォーマットに則って配列して照合用ビットパターンを生成する。
(2) Within the effective period of the ephemeris If it is within the effective period of the ephemeris, the values of each ephemeris parameter included in the ephemeris are reliable, so the original value of the ephemeris parameter is used for verification. A bit pattern is generated. That is, the original value of each ephemeris parameter is arranged according to the communication format of navigation data to generate a verification bit pattern.
1−2.照合の原理
図2は、本実施形態における受信データビットパターンと照合用ビットパターンとの照合の原理を説明するための図であり、ビットパターンの一部を示している。本実施形態では、受信データビットパターンの各ビット値と、照合用ビットパターンの各ビット値とを順番に照合していき、連続して一致したビット長(以下、「連続一致ビット長」と称す。)及び連続して不一致となったビット長(以下、「連続不一致ビット長」と称す。)を合算することで得られる同定累積長としての「累積連続ビット長」に基づいて適否判定を行う。
1-2. 2. Principle of Matching FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of matching between a received data bit pattern and a matching bit pattern in this embodiment, and shows a part of the bit pattern. In this embodiment, each bit value of the received data bit pattern and each bit value of the verification bit pattern are collated in order, and the bit length that is continuously matched (hereinafter referred to as “continuous match bit length”). )) And consecutively mismatched bit lengths (hereinafter referred to as “sequential mismatch bit lengths”) are combined to determine suitability based on the “accumulated continuous bit length” as the identified cumulative length. .
具体的には、累積連続ビット長が照合用の閾値として定められた第1の閾値を超えているか否かを判定する。そして、第1の閾値を超えている場合は、受信データビットパターンと照合用ビットパターンとは適合したと判定し、第1の閾値以下である場合は、不適合であると判定する。 Specifically, it is determined whether or not the accumulated continuous bit length exceeds a first threshold set as a threshold for verification. When the first threshold value is exceeded, it is determined that the received data bit pattern and the verification bit pattern are matched, and when it is equal to or less than the first threshold value, it is determined that the received data bit pattern is not matched.
本実施形態で特徴的であるのは、連続一致ビット長だけではなく、連続不一致ビット長を加味して一致判定を行っている点である。携帯型電話機1が屋内に位置している場合など、受信したGPS衛星信号が弱電界の信号となる環境(いわゆる弱電界環境)では、GPS衛星信号の復調に失敗する場合がある。そのような場合、1つのビットの復調に失敗すると、位相反転方式で変調されているために、以降のビット値を逆に解釈して復調してしまう。すなわち、復調エラーが一旦発生すると、再び復調エラーが発生するまでの間、ビット値が全て反転してしまう。このような場合であっても適否判定を正しく行うために、連続不一致ビット長も累積連続ビット長に加算することにしている。
What is characteristic in this embodiment is that not only the continuous match bit length but also the continuous mismatch bit length is taken into account for the match determination. In an environment where the received GPS satellite signal is a weak electric field signal (so-called weak electric field environment), such as when the
但し、本実施形態では、連続一致ビット長又は連続不一致ビット長が、ビット長の判定用の閾値として予め定められた第2の閾値を超えている場合には累積連続ビット長に加算するが、第2の閾値以下である場合には累積連続ビット長には加算しないようにする。これは、GPS衛星信号を復調する際にエラーが頻繁に発生してビット値の反転が繰り返し起こったような場合を排除する目的からである。 However, in this embodiment, when the continuous match bit length or the continuous mismatch bit length exceeds a second threshold value that is predetermined as a threshold value for determining the bit length, it is added to the cumulative continuous bit length. If it is less than or equal to the second threshold, it is not added to the cumulative continuous bit length. This is for the purpose of eliminating the case where errors frequently occur when demodulating GPS satellite signals and bit values are repeatedly inverted.
具体例を挙げて説明する。図2に示すような照合用ビットパターンと受信データビットパターンとが与えられた場合を考える。また、第1の閾値を「15ビット」、第2の閾値を「3ビット」として説明する。照合用ビットパターンにおいて、太枠で囲ったビットが照合に使用するビットであり、それ以外のビットは照合に使用しない。 A specific example will be described. Consider a case where a verification bit pattern and a received data bit pattern as shown in FIG. 2 are given. The description will be made assuming that the first threshold is “15 bits” and the second threshold is “3 bits”. In the verification bit pattern, bits surrounded by a thick frame are bits used for verification, and other bits are not used for verification.
1番目の太枠F1で囲まれた6個のビット値をそれぞれ照合すると、全てのビット値が一致したため、この時点で連続一致ビット長は「6ビット」となる。次に、2番目の太枠F2で囲まれた5個のビット値をそれぞれ照合していくが、1番目のビット値は一致したが、2番目のビット値は不一致となったため、連続一致ビット長は「6+1=7ビット」となる。この連続一致ビット長である「7ビット」は、第2の閾値である「3ビット」を超えているため、「7ビット」を累積連続ビット長に加算する。そして、連続一致ビット長をリセットする。 When the six bit values surrounded by the first thick frame F1 are collated, all the bit values are matched, so that the continuous match bit length is “6 bits” at this point. Next, the five bit values surrounded by the second thick frame F2 are collated, but the first bit value matches, but the second bit value does not match. The length is “6 + 1 = 7 bits”. Since “7 bits” that is the continuous match bit length exceeds “3 bits” that is the second threshold value, “7 bits” is added to the cumulative continuous bit length. Then, the continuous match bit length is reset.
その後、太枠F2において2番目〜5番目のビット値は全て不一致であるため、この時点における連続不一致ビット長は「4ビット」となる。次に、3番目の太枠F3で囲まれた12個のビット値をそれぞれ照合していくが、1番目と2番目のビット値は不一致であったが、3番目のビット値は一致したため、連続不一致ビット長は「4+2=6ビット」となる。この連続不一致ビット長である「6ビット」は、第2の閾値である「3ビット」を超えているため、「6ビット」を累積連続ビット長に加算する。そして、連続不一致ビット長をリセットする。 Thereafter, since the second to fifth bit values in the thick frame F2 all do not match, the continuous mismatch bit length at this time is “4 bits”. Next, the 12 bit values surrounded by the third thick frame F3 are collated, respectively, but the first and second bit values do not match, but the third bit value matches, The consecutive mismatch bit length is “4 + 2 = 6 bits”. Since “6 bits” that is the consecutive mismatch bit length exceeds the “3 bits” that is the second threshold value, “6 bits” is added to the accumulated continuous bit length. Then, the consecutive mismatch bit length is reset.
その後、太枠F3において3番目〜5番目のビット値は全て一致したため、連続一致ビット長は「3ビット」となる。この連続一致ビット長である「3ビット」は、第2の閾値である「3ビット」と等しく、第2の閾値を超えていないため、累積連続ビット長に加算することなくリセットする。その後、太枠F3において6番目及び7番目のビット値は不一致であるため、連続不一致ビット長は「2ビット」となるが、これも第2の閾値である「3ビット」を超えていないため、累積連続ビット長に加算することなくリセットする。 After that, since the third to fifth bit values all match in the thick frame F3, the continuous match bit length is “3 bits”. This continuous coincidence bit length “3 bits” is equal to the second threshold value “3 bits” and does not exceed the second threshold value, and thus is reset without adding to the accumulated continuous bit length. After that, since the sixth and seventh bit values in the thick frame F3 do not match, the continuous mismatch bit length becomes “2 bits”, but this also does not exceed the second threshold value “3 bits”. Reset without adding to the cumulative continuous bit length.
その後、太枠F3において8番目〜12番目のビット値が全て一致したため、連続一致ビット長は「5ビット」となる。この連続一致ビット長である「5ビット」は、第2の閾値である「3ビット」を超えているため、累積連続ビット長に「5ビット」を加算する。そして、連続一致ビット長をリセットする。 Thereafter, since all of the eighth to twelfth bit values match in the thick frame F3, the continuous match bit length becomes “5 bits”. Since the continuous matching bit length “5 bits” exceeds the second threshold value “3 bits”, “5 bits” is added to the accumulated continuous bit length. Then, the continuous match bit length is reset.
ここまでの処理により、累積連続ビット長は「7+6+5=18ビット」となる。この累積連続ビット長を第1の閾値である「15ビット」と比較する。その結果、累積連続ビット長が第1の閾値を超えているため、照合用ビットパターンと受信データビットパターンとは適合したと判定する。 By the processing so far, the cumulative continuous bit length becomes “7 + 6 + 5 = 18 bits”. This accumulated continuous bit length is compared with the first threshold value “15 bits”. As a result, since the accumulated continuous bit length exceeds the first threshold value, it is determined that the verification bit pattern and the received data bit pattern are matched.
照合用ビットパターンと受信データビットパターンとが適合したと判定した場合は、例えば、適合したと判定した部分の直後に現れるサブフレームの先頭部分、すなわちテレメトリーワード(TLM)に時刻を合わせることで時刻を決定する。メインフレームは、必ず、毎正分、或いは、正分から30秒後のタイミングに同期して発信されているため、各サブフレームの先頭部分(TLM)は6秒毎に送信されてくる受信タイミングデータでもある。このため、この先頭部分に時刻を合わせることにしたものである。 When it is determined that the verification bit pattern and the received data bit pattern are matched, for example, the time is set by adjusting the time to the head portion of the subframe that appears immediately after the portion determined to be matched, that is, the telemetry word (TLM). To decide. Since the main frame is always transmitted every minute or in synchronization with the timing 30 seconds after the minute, the reception timing data transmitted every 6 seconds is the head portion (TLM) of each subframe. But there is. For this reason, the time is set to the head part.
尚、適合したと判定した部分の直後に現れるワード(0.6秒間隔)の受信開始タイミングで時刻を合わせることにしてもよい。何れにせよ、規格化された航法データ(航法メッセージ)の通信フォーマットを利用することで、時刻校正が可能である。 The time may be set at the reception start timing of a word (0.6 second interval) that appears immediately after the portion determined to be compatible. In any case, time calibration is possible by using a communication format of standardized navigation data (navigation message).
一方、照合用ビットパターンと受信データビットパターンとが適合しなかったと判定された場合は、照合用ビットパターンのビットをシフトさせて、再び受信データビットパターンとの照合を行う。このビットシフト及び照合は、ビットパターン全長分の照合が終了するか、途中で適合と判定されるまで、繰り返し実行する。 On the other hand, if it is determined that the verification bit pattern does not match the received data bit pattern, the bits of the verification bit pattern are shifted, and verification with the received data bit pattern is performed again. This bit shift and collation are repeatedly executed until collation for the entire length of the bit pattern is completed or until it is determined to be suitable in the middle.
2.機能構成
図3は、携帯型電話機1の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機1は、GPSアンテナ10と、GPS受信部20と、ホストCPU(Central Processing Unit)40と、操作部50と、表示部60と、携帯電話用アンテナ65と、携帯電話用無線通信回路部70と、ROM(Read Only Memory)80と、RAM(Random Access Memory)90とを備えて構成される。
2. Functional Configuration FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the
GPSアンテナ10は、GPS衛星から発信されているGPS衛星信号を含むRF(Radio Frequency)信号を受信するアンテナであり、受信した信号をGPS受信部20に出力する。尚、GPS衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるPRN(Pseudo Random Noise)コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された1.57542[GHz]の通信信号である。PRNコードは、コード長1023チップを1PNフレームとする繰返し周期1msの擬似ランダム雑音符号である。
The
GPS受信部20は、GPSアンテナ10から出力された信号に基づいて携帯型電話機1の位置を計測する位置算出回路及び時刻を決定する時刻決定回路であり、いわゆるGPS受信機に相当する機能ブロックである。GPS受信部20は、RF(Radio Frequency)受信回路部21と、ベースバンド処理回路部30とを備えて構成される。尚、RF受信回路部21と、ベースバンド処理回路部30とは、それぞれ別のLSI(Large Scale Integration)として製造することも、1チップとして製造することも可能である。
The
RF受信回路部21は、RF信号の処理回路ブロックであり、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、RF信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、GPSアンテナ10から出力されたRF信号に乗算することで、RF信号を中間周波数の信号(以下、「IF(Intermediate Frequency)信号」と称す。)にダウンコンバートし、IF信号を増幅等した後、A/D変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部30に出力する。
The RF
ベースバンド処理回路部30は、RF受信回路部21から出力されたIF信号に対して相関処理等を行ってGPS衛星信号を捕捉・抽出し、GPS衛星信号に搬送されている航法メッセージや時刻情報等を復調して取り出す回路部である。ベースバンド処理回路部30は、衛星捕捉部31と、CPU33と、ROM35と、RAM37とを備えて構成される。
The baseband
衛星捕捉部31は、RF受信回路部21から出力された受信信号(IF信号)からGPS衛星信号を捕捉する回路部である。衛星捕捉部31は、受信信号に含まれるPRNコードとレプリカコードとの相関を、例えばFFT(Fast Fourier Transform)演算を用いて算出し積算する相関演算処理を行って、GPS衛星信号を捕捉する。レプリカコードとは、擬似的に発生させた捕捉しようとするGPS衛星信号に含まれるPRNコードを模擬した信号である。
The
捕捉しようとするGPS衛星信号が間違いなければ、そのGPS衛星信号に含まれるPRNコードとレプリカコードとは一致し(捕捉成功)、間違っていれば一致しない(捕捉失敗)。そのため、算出された相関値のピークを判定することによってGPS衛星信号の捕捉が成功したか否かを判定でき、レプリカコードを次々に変更して、同じ受信信号との相関演算を行うことで、GPS衛星信号を捕捉することが可能となる。 If the GPS satellite signal to be captured is correct, the PRN code and replica code included in the GPS satellite signal match (capture success), and if they are incorrect, they do not match (capture failure). Therefore, by determining the peak of the calculated correlation value, it can be determined whether the acquisition of the GPS satellite signal was successful, by changing the replica code one after another, and performing the correlation operation with the same received signal, GPS satellite signals can be captured.
CPU33は、ROM35に記憶されているベースバンド処理プログラム等の各種プログラムに従って、ベースバンド処理回路部30乃至RF受信回路部21を統括的に制御するプロセッサーである。
The CPU 33 is a processor that comprehensively controls the baseband
CPU33は、衛星捕捉部31により捕捉されたGPS衛星信号を復調し、復調データを受信データビットパターンとしてRAM37に格納する。また、CPU33は、予め取得してRAM37に格納してあるエフェメリスを用いて、照合用ビットパターンを生成する。そして、受信データビットパターンと照合用ビットパターンとを照合し、その照合結果に基づいて時刻を決定する。
The CPU 33 demodulates the GPS satellite signal captured by the
ホストCPU40は、ROM80に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機1の各部を統括的に制御するプロセッサーである。また、ホストCPU40は、位置算出処理を行って携帯型電話機1の位置を計測して表示部60に表示させる出力位置を決定し、当該出力位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して表示部60に表示させる。
The
操作部50は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストCPU40に出力する。この操作部50の操作により、通話要求やメール送受信要求、位置算出要求、ナビゲーション画面の表示要求等の各種指示操作入力がなされる。
The
表示部60は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成され、ホストCPU40から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部60には、出力位置がプロットされたナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
The
携帯電話用アンテナ65は、携帯型電話機1の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
The
携帯電話用無線通信回路部70は、RF変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
The cellular phone wireless
ROM80は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ホストCPU40が携帯型電話機1を制御するためのシステムプログラムや、位置算出機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
The
RAM90は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ホストCPU40により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
The
3.データ構成
図4は、ベースバンド処理回路部30のROM35に格納されたデータの一例を示す図である。ROM35には、CPU33により読み出され、時刻決定処理(図7参照)として実行される時刻決定プログラム351と、照合マスク形成用データ353とが記憶されている。また、時刻決定プログラム351には、照合用ビットパターン生成処理(図8参照)として実行される照合用ビットパターン生成プログラム3511と、照合処理(図9参照)として実行される照合プログラム3513とがサブルーチンとして含まれている。
3. Data Configuration FIG. 4 is a diagram illustrating an example of data stored in the
時刻決定処理とは、CPU33が、衛星捕捉部31により捕捉されたGPS衛星信号を復調することで得られた受信データビットパターンと、照合用ビットパターン生成処理により生成された照合用ビットパターンとを照合し、照合結果が適合である場合に、航法データの通信フォーマットとして規定されている所定の受信タイミングを用いて時刻を決定する処理である。
In the time determination process, the CPU 33 calculates the received data bit pattern obtained by demodulating the GPS satellite signal captured by the
照合用ビットパターン生成処理とは、CPU33が、RAM37に格納されているエフェメリスの有効期間が切れている場合は、時刻依存パラメーターの推定値と時刻非依存パラメーターの原数値とを用いて照合マスクを形成して照合用ビットパターンを生成する処理である。また、エフェメリスの有効期間内である場合は、各エフェメリスパラメーターの原数値を用いて照合用ビットパターンを生成する。
In the verification bit pattern generation process, when the valid period of the ephemeris stored in the
また、照合処理とは、CPU33が、各ビットについて、受信データビットパターンと照合用ビットパターンとを照合し、連続一致ビット長及び連続不一致ビット長を合算した累積連続ビット長を用いて、受信データビットパターンと照合用ビットパターンとの適否を判定する処理である。これらの処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。 In addition, the collation processing means that the CPU 33 collates the received data bit pattern with the collation bit pattern for each bit, and uses the accumulated continuous bit length obtained by adding the continuous match bit length and the continuous mismatch bit length. This is processing for determining whether or not the bit pattern and the matching bit pattern are appropriate. These processes will be described later in detail using a flowchart.
図6は、照合マスク形成用データ353のデータ構成の一例を示す図である。照合マスク形成用データ353は、照合マスクを形成するために使用するデータであり、各エフェメリスパラメーター3531それぞれについて、当該エフェメリスパラメーターが含まれる位置3533と、当該エフェメリスパラメーターを表すビットのうちの照合に使用する上位桁のビットを示す照合使用ビット3535とが対応付けて記憶されている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the data configuration of the verification
例えば、時刻非依存パラメーターである離心率「e」は、第2サブフレームの第6、第7ワードに含まれている。そして、照合に使用するビットは、上位桁の第1〜第15ビットである。 For example, the eccentricity “e”, which is a time-independent parameter, is included in the sixth and seventh words of the second subframe. The bits used for collation are the first to fifteenth bits of the upper digits.
図5は、ベースバンド処理回路部30のRAM37に格納されるデータの一例を示す図である。RAM37には、エフェメリス371と、アルマナック373と、受信データビットパターン375と、照合用ビットパターン377とが記憶される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of data stored in the
エフェメリス371は、各GPS衛星それぞれについての詳細な衛星軌道のデータであり、衛星軌道パラメーターやクロック補正パラメーター等のエフェメリスパラメーターの値がこれに含まれる。アルマナック373は、全てのGPS衛星の概略の衛星軌道のデータであり、エフェメリス371と同様に衛星軌道パラメーターやクロック補正パラメーター等のアルマナックパラメーターの値がこれに含まれる。
The
これらの衛星軌道データは、GPS衛星から受信したGPS衛星信号をデコードすることで取得したり、携帯型電話機1の電源投入時や定期的(例えば1日に1回)に基地局のサーバーにアクセスし、いわゆるサーバーアシストによって取得してRAM37に格納しておくことができる。
These satellite orbit data can be obtained by decoding GPS satellite signals received from GPS satellites, or accessed to the base station server when the
受信データビットパターン375は、CPU33が、衛星捕捉部31により捕捉されたGPS衛星信号を復調することで取得する復調データのビットパターンである。また、照合用ビットパターン377は、CPU33が、受信データビットパターン375との照合を行うために使用するビットパターンであり、照合用ビットパターン生成処理を行うことで生成する。
The received
4.処理の流れ
図7は、ROM35に記憶されている時刻決定プログラム351がCPU33により読み出されて実行されることで、ベースバンド処理回路部30において実行される時刻決定処理の流れを示すフローチャートである。
4). Processing Flow FIG. 7 is a flowchart showing a flow of time determination processing executed in the baseband
特に説明しないが、以下の時刻決定処理の実行中は、GPSアンテナ10によるRF信号の受信や、RF受信回路部21によるRF信号のIF信号へのダウンコンバージョンが行われ、IF信号がベースバンド処理回路部30に随時出力される状態にあるものとする。また、衛星捕捉部31によりGPS衛星信号の捕捉が随時行われる状態にあるものとする。
Although not specifically described, during execution of the following time determination processing, reception of the RF signal by the
先ず、CPU33は、衛星捕捉部31により捕捉されたGPS衛星信号を復調することで得られた復調データを、受信データビットパターン375としてRAM37に格納する(ステップA1)。そして、規定秒数(例えば10秒)以上信号を受信したか否かを判定し(ステップA3)、まだ規定秒数が経過していないと判定した場合は(ステップA3;No)、ステップA1に戻る。
First, the CPU 33 stores the demodulated data obtained by demodulating the GPS satellite signal captured by the
また、ステップA1において規定秒数以上信号を受信したと判定した場合は(ステップA3;Yes)、CPU33は、RAM37にエフェメリス371が格納済みであるか否かを判定する(ステップA5)。そして、格納されていないと判定した場合は(ステップA5;No)、時刻決定処理を終了する。
If it is determined in step A1 that a signal has been received for the specified number of seconds or more (step A3; Yes), the CPU 33 determines whether the
また、ステップA5においてエフェメリス371が格納済みであると判定した場合は(ステップA5;Yes)、CPU33は、ROM35に記憶されている照合用ビットパターン生成プログラム3511を読み出して実行することで、照合用ビットパターン生成処理を行う(ステップA7)。
If it is determined in step A5 that the
図8は、照合用ビットパターン生成処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、CPU33は、RAM37に格納済みのエフェメリス371の有効期間が切れているか否かを判定する(ステップB1)。そして、有効期間が切れていると判定した場合は(ステップB1;Yes)、第1の閾値に「40ビット」を設定するとともに、第2の閾値に「10ビット」を設定する(ステップB3)。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the verification bit pattern generation process.
First, the CPU 33 determines whether or not the valid period of the
その後、CPU33は、式(1)〜(3)に従って、時刻依存パラメーターである基準時刻「toe」、昇交点赤経「Ω0」及び平均近点離角「M0」の値を推定する(ステップB5)。そして、CPU33は、ROM35に記憶されている照合マスク形成用データ353を参照し、ステップB5で推定した時刻依存パラメーターの推定値と、時刻非依存パラメーターの原数値とを用いて照合マスクを形成する(ステップB7)。
Thereafter, the CPU 33 estimates values of the reference time “t oe ”, the ascending intersection red longitude “Ω 0 ”, and the average near point separation angle “M 0 ”, which are time-dependent parameters, according to the equations (1) to (3). (Step B5). Then, the CPU 33 refers to the collation
そして、CPU33は、ステップB7で形成した照合マスクを用いて、航法データの通信フォーマットに則って照合用ビットパターン377を生成し、RAM37に格納する(ステップB9)。そして、CPU33は、照合用ビットパターン生成処理を終了する。
Then, the CPU 33 generates a
一方、ステップB1において、エフェメリス371の有効期間内であると判定した場合は(ステップB1;No)、CPU33は、第1の閾値に「60ビット」を設定するとともに、第2の閾値に「15ビット」を設定する(ステップB11)。
On the other hand, when it is determined in step B1 that the
エフェメリスの有効期間が切れている場合は、エフェメリスの有効期間内である場合と比べて、第1の閾値及び第2の閾値に小さな値を設定することにしている(ステップB3、B11)。これは、エフェメリスの有効期間が切れている場合は、全てのエフェメリスパラメーターの全てのビットを照合に使用するのではなく、各エフェメリスパラメーターそれぞれについて上位桁のビット値のみを照合に使用することにしており、照合に使用可能なビット数が少ないことを考慮したことによるものである。 When the effective period of the ephemeris has expired, the first threshold value and the second threshold value are set to be smaller than when the effective period of the ephemeris is within the effective period (steps B3 and B11). This means that if the validity period of the ephemeris has expired, not all bits of all ephemeris parameters are used for matching, but only the higher-order bit value for each ephemeris parameter is used for matching. This is due to the fact that the number of bits available for verification is small.
その後、CPU33は、RAM37に格納済みのエフェメリス371に含まれる各エフェメリスパラメーターの原数値を用いて、航法データの通信フォーマットに則って照合用ビットパターン377を生成し、RAM37に格納する(ステップB13)。そして、CPU33は、照合用ビットパターン生成処理を終了する。
Thereafter, the CPU 33 uses the original value of each ephemeris parameter included in the
図7の時刻決定処理に戻って、照合用ビットパターン生成処理を行った後、CPU33は、RAM37に格納されている受信データビットパターン375及び照合用データビットパターン377を読み出す(ステップA9)。そして、ROM35に記憶されている照合プログラム3513を読み出して実行することで、照合処理を行う(ステップA11)。
Returning to the time determination process of FIG. 7, after performing the verification bit pattern generation process, the CPU 33 reads the received
図9は、照合処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、CPU33は、カウンタ値を「0」に設定するとともに、累積連続ビット長を「0」に設定する(ステップC1)。そして、CPU33は、当該ビットが照合使用ビットであるか否かを判定し(ステップC3)、照合使用ビットではないと判定した場合は(ステップC3;No)、ステップC25へと処理を移行する。また、照合使用ビットであると判定した場合は(ステップC3;Yes)、当該ビット値が一致したか否かを判定する(ステップC5)。
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of collation processing.
First, the CPU 33 sets the counter value to “0” and sets the cumulative continuous bit length to “0” (step C1). Then, the CPU 33 determines whether or not the bit is a collation use bit (step C3), and when it is determined that the bit is not a collation use bit (step C3; No), the process proceeds to step C25. If it is determined that the bit is a collation use bit (step C3; Yes), it is determined whether or not the bit value matches (step C5).
そして、当該ビット値が一致したと判定した場合は(ステップC5;Yes)、CPU33は、前回異同フラグが「同」に設定されているか否かを判定する(ステップC7)。前回異同フラグは、ビット値が連続して一致したこと又はビット値が連続して不一致となったことを検出するためのフラグであり、前回の判定においてビット値が一致したか否かを示している。そして、前回異同フラグが「同」に設定されていると判定した場合は(ステップC7;Yes)、CPU33は、カウンタ値をインクリメントする(ステップC9)。 If it is determined that the bit values match (step C5; Yes), the CPU 33 determines whether or not the previous difference flag is set to “same” (step C7). The previous difference flag is a flag for detecting whether the bit values are continuously matched or the bit values are continuously mismatched, and indicates whether the bit values matched in the previous determination. Yes. If it is determined that the previous difference flag has been set to “same” (step C7; Yes), the CPU 33 increments the counter value (step C9).
一方、ステップC5において、当該ビット値が一致しなかったと判定した場合は(ステップC5;No)、CPU33は、前回異同フラグが「異」に設定されているか否かを判定する(ステップC11)。そして、前回異同フラグが「異」に設定されていると判定した場合は(ステップC11;Yes)、CPU33は、カウンタ値をインクリメントする(ステップC13)。 On the other hand, when it is determined in step C5 that the bit values do not match (step C5; No), the CPU 33 determines whether or not the previous difference flag is set to “different” (step C11). If it is determined that the previous difference flag has been set to “different” (step C11; Yes), the CPU 33 increments the counter value (step C13).
また、ステップC7において前回異同フラグが「同」に設定されていない、すなわち「異」に設定されていると判定した場合は(ステップC7;No)、CPU33は、前回異同フラグを「同」に設定する(ステップC15)。また、ステップC11において前回異同フラグが「異」に設定されていない、すなわち「同」に設定されていると判定した場合は(ステップC11;No)、CPU33は、前回異同フラグを「異」に設定する(ステップC17)。 If it is determined in step C7 that the previous difference flag is not set to “same”, that is, set to “different” (step C7; No), the CPU 33 sets the previous difference flag to “same”. Set (step C15). If it is determined in step C11 that the previous difference flag is not set to “different”, that is, set to “same” (step C11; No), the CPU 33 sets the previous difference flag to “different”. Set (step C17).
ステップC15又はC17の後、CPU33は、カウンタ値が第2の閾値を超えているか否かを判定する(ステップC19)。そして、超えていると判定した場合は(ステップC19;Yes)、累積連続ビット長にカウンタ値を加算する(ステップC21)。そして、CPU33は、カウンタ値を「0」にリセットする(ステップC23)。また、カウンタ値が第2の閾値以下であると判定した場合は(ステップC19;No)、ステップC23へと処理を移行する。 After step C15 or C17, the CPU 33 determines whether or not the counter value exceeds the second threshold value (step C19). If it is determined that the value has exceeded (step C19; Yes), the counter value is added to the accumulated continuous bit length (step C21). Then, the CPU 33 resets the counter value to “0” (step C23). When it is determined that the counter value is equal to or smaller than the second threshold (step C19; No), the process proceeds to step C23.
その後、CPU33は、全てのビットについて照合を終了したか否かを判定し(ステップC25)、まだ終了していないと判定した場合は(ステップC25;No)、次のビットへと処理を移行し(ステップC27)、ステップC5に戻る。また、全てのビットについて照合を終了したと判定した場合は(ステップC25;Yes)、CPU33は、照合処理を終了する。 Thereafter, the CPU 33 determines whether or not collation has been completed for all bits (step C25). If it is determined that the verification has not been completed (step C25; No), the process proceeds to the next bit. (Step C27), the process returns to Step C5. If it is determined that the collation has been completed for all bits (step C25; Yes), the CPU 33 terminates the collation process.
図7の時刻決定処理に戻って、照合処理を行った後、CPU33は、累積連続ビット長が第1の閾値を超えているか否かを判定する(ステップA13)。そして、第1の閾値以下であると判定した場合は(ステップA13;No)、照合用ビットパターン377のビットをシフトさせて(ステップA15)、再び照合処理を行う(ステップA11)。
After returning to the time determination process of FIG. 7 and performing the collation process, the CPU 33 determines whether or not the accumulated continuous bit length exceeds the first threshold (step A13). And when it determines with it being below a 1st threshold value (step A13; No), the bit of the
一方、累積連続ビット長が第1の閾値を超えていると判定した場合は(ステップA13;Yes)、受信データビットパターン375と照合用ビットパターン377とが適合したと判定する(ステップA17)。そして、この適合部分の後に最初に現れるサブフレームの先頭部分(TLM)に時刻を合わせることで時刻を決定する(ステップA19)。そして、CPU33は、時刻決定処理を終了する。
On the other hand, when it is determined that the accumulated continuous bit length exceeds the first threshold (step A13; Yes), it is determined that the received
5.作用効果
携帯型電話機1は、GPS衛星から搬送波信号であるGPS衛星信号を受信し、受信した信号からデータビットパターンを復調して取得する。そして、取得した受信データビットパターンと、格納済みのエフェメリスを用いて生成した照合用ビットパターンとをビット単位で順番に照合していき、照合によって連続して一致したと判定されたビット長及び連続して不一致と判定されたビット長を合算した累積連続ビット長に基づいて、受信データビットパターンと照合用ビットパターンとの適否を判定する。そして、適否判定により適合と判定された場合に、例えば、航法データの通信フォーマットとして規定されているテレメトリーワード(TLM)の受信タイミングを用いて時刻を決定する。
5). Effects The
GPS衛星信号を復調することで取得した受信データビットパターンと照合用ビットパターンとの適否を、連続して一致したと判定されたビット長ばかりでなく、連続して不一致と判定されたビット長を加味して判定するようにしたことで、弱電界環境等において、GPS衛星信号を復調する際にエラーが発生して受信データビットパターンに反転が生じた場合であっても適否判定を正しく行うことができ、時刻を決定することが可能となる。 Appropriateness of the received data bit pattern obtained by demodulating the GPS satellite signal and the verification bit pattern is not only the bit length determined to be consistently matched, but also the bit length determined to be mismatched continuously. By making a decision in consideration, even in a weak electric field environment, etc., even when an error occurs when demodulating a GPS satellite signal and inversion occurs in the received data bit pattern, the suitability determination is performed correctly And the time can be determined.
また、本実施形態では、エフェメリスに含まれるパラメーターのうち、時刻に依存して値が変化するパラメーターである時刻依存パラメーターについては、取得済みのエフェメリスと当該エフェメリスの有効期間とに基づいて推定値を求める。そして、時刻依存パラメーターの推定値と、値は変化するが時刻に依存しないパラメーターである時刻非依存パラメーターの原数値とを用いて照合用ビットパターンを生成する。 In the present embodiment, among the parameters included in the ephemeris, for the time-dependent parameter whose value changes depending on the time, an estimated value is calculated based on the acquired ephemeris and the validity period of the ephemeris. Ask. Then, a collation bit pattern is generated using the estimated value of the time-dependent parameter and the original value of the time-independent parameter which is a parameter whose value changes but does not depend on the time.
さらに、本実施形態では、照合を行う際に、各パラメーターに対応付けて予め定められた所定の上位桁のビット値を用いて照合を行う。これは、各パラメーターの下位桁のビット部分には誤差が含まれている可能性が高いため照合に使用せず、誤差が含まれている可能性の低い上位桁のビット部分を照合に使用することにしたものである。 Furthermore, in the present embodiment, when collation is performed, collation is performed using a predetermined higher-order bit value that is predetermined in association with each parameter. This is because the bit part of the lower digit of each parameter is likely to contain an error, so it is not used for collation, and the bit part of the upper digit that is less likely to contain an error is used for collation. It was decided.
6.変形例
6−1.電子機器
本発明は、携帯型電話機の他にも、位置算出装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例えば、ノート型パソコンやPDA(Personal Digital Assistant)、カーナビゲーション装置、携帯型ナビゲーション装置等についても同様に適用可能である。
6). Modification 6-1. Electronic Device The present invention can be applied to any electronic device as long as it is an electronic device provided with a position calculating device in addition to a mobile phone. For example, the present invention can be similarly applied to a notebook personal computer, a PDA (Personal Digital Assistant), a car navigation device, a portable navigation device, and the like.
6−2.衛星位置算出システム
上述した実施形態では、衛星位置算出システムとしてGPSを例に挙げて説明したが、WAAS(Wide Area Augmentation System)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO等の他の衛星位置算出システムであってもよい。
6-2. In the above-described embodiment, the GPS is described as an example of the satellite position calculation system, but WAAS (Wide Area Augmentation System), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), GALILEO Other satellite position calculation systems may be used.
6−3.処理の分化
ベースバンド処理回路部30のCPU33が実行する処理の一部又は全部を、ホストCPU40が行う構成としてもよい。例えば、CPU33は衛星捕捉部31により捕捉されたGPS衛星信号を復調し、その復調データを受信データビットパターンとしてホストCPU40に出力する。そして、ホストCPU40は、CPU33から入力した受信データビットパターンと、照合用ビットパターン生成処理を行うことで生成した照合用ビットパターンとを照合し、時刻を決定する。
6-3. Differentiation of Processing The
6−4.照合用ビットパターンの生成
上述した実施形態では、予め取得してRAM37に格納しておいたエフェメリス371を用いて照合用ビットパターンを生成するものとして説明したが、予め取得してRAM37に格納しておいたアルマナック373を用いて同様に照合用ビットパターンを生成することとしてもよい。アルマナックは、第4サブフレーム及び第5サブフレームのワードに含まれているため、第4サブフレーム及び第5サブフレームを対象として、上述した実施形態と同様に照合マスクを形成して、照合用ビットパターンを生成すればよい。
6-4. Generation of Verification Bit Pattern In the above-described embodiment, the
6−5.閾値の設定
上述した実施形態では、エフェメリスの有効期間が切れている場合は、第1の閾値及び第2の閾値の2つの閾値を共に、エフェメリスの有効期間内である場合と比べて小さく設定するものとして説明したが、何れか一方の閾値のみを小さく設定することとしてもよい。また、エフェメリスの有効期間に依らずに第1の閾値及び第2の閾値を固定値に設定することとしてもよい。
6-5. In the above-described embodiment, when the effective period of the ephemeris has expired, the two threshold values of the first threshold value and the second threshold value are both set smaller than those within the effective period of the ephemeris. Although described as a thing, it is good also as setting only any one threshold value small. Further, the first threshold value and the second threshold value may be set to fixed values regardless of the effective period of the ephemeris.
1 携帯型電話機、 10 GPSアンテナ、 20 GPS受信部、
21 RF受信回路部、 30 ベースバンド処理回路部、 31 衛星捕捉部、
33 CPU、 35 ROM、 37 RAM、 40 ホストCPU、
50 操作部、 60 表示部、 65 携帯電話用アンテナ、
70 携帯電話用無線通信回路部、 80 ROM、 90 RAM
1 mobile phone, 10 GPS antenna, 20 GPS receiver,
21 RF receiving circuit section, 30 baseband processing circuit section, 31 satellite capturing section,
33 CPU, 35 ROM, 37 RAM, 40 host CPU,
50 operation section, 60 display section, 65 mobile phone antenna,
70 wireless communication circuit for mobile phone, 80 ROM, 90 RAM
Claims (6)
前記受信した信号からデータビットパターンを復調して取得することと、
前記データビットパターンと所定の照合用ビットパターンとをビット単位で順番に照合していくことと、
前記照合によって連続して一致したと判定されたビット長及び連続して不一致と判定されたビット長を合算した同定累積長に基づいて、前記データビットパターンと前記照合用ビットパターンとの適否を判定することと、
前記適否判定により適合と判定された場合に、前記通信フォーマットで規定された所定の受信タイミングを用いて時刻を決定することと、
を含む時刻決定方法。 Receiving the carrier signal from a positioning satellite that periodically transmits a carrier signal that carries predetermined navigation data in a predetermined communication format by modulating the phase inversion method;
Demodulating and obtaining a data bit pattern from the received signal;
Collating the data bit pattern with a predetermined collation bit pattern in order in bit units;
Whether the data bit pattern and the matching bit pattern are appropriate is determined based on the identification accumulated length obtained by adding together the bit length determined to be consistently matched by the verification and the bit length determined to be mismatched continuously. To do
Determining a time using a predetermined reception timing defined in the communication format when the suitability is determined by the suitability determination;
Time determination method including
前記測位用衛星は、最新の有効期間の航法データを搬送する搬送波信号を発信しており、
取得済の過去の航法データを表すビットパターンのうち、最新の航法データを表すビットパターンと同一のビット値となる流用可能ビット部分を抽出することと、
前記流用可能ビット部分を用いて前記照合用ビットパターンを生成することと、
を更に含み、
前記照合は、前記流用可能ビット部分について、前記データビットパターンと前記照合用ビットパターンとをビット単位で順番に照合していくことである、
請求項1に記載の時刻決定方法。 The navigation data has a valid period,
The positioning satellite transmits a carrier wave signal carrying navigation data of the latest valid period,
Extracting a reusable bit portion having the same bit value as the bit pattern representing the latest navigation data from the acquired bit pattern representing the past navigation data;
Generating the verification bit pattern using the divertable bit portion;
Further including
The collation is to sequentially collate the data bit pattern and the collation bit pattern in bit units for the divertable bit portion.
The time determination method according to claim 1.
前記抽出することは、前記パラメーターの値を表すビット部分のうち、所定の上位桁のビット部分を前記流用可能ビット部分として抽出することを含む、
請求項2に記載の時刻決定方法。 The navigation data includes a parameter whose value gradually changes over time,
The extracting includes extracting a bit part of a predetermined upper digit from the bit parts representing the value of the parameter as the divertable bit part.
The time determination method according to claim 2.
前記受信した信号からデータビットパターンを復調して取得する復調部と、
前記データビットパターンと所定の照合用ビットパターンとをビット単位で順番に照合していく照合部と、
前記照合によって連続して一致したと判定されたビット長及び連続して不一致と判定されたビット長を合算した同定累積長に基づいて、前記データビットパターンと前記照合用ビットパターンとの適否を判定する適否判定部と、
前記適否判定により適合と判定された場合に、前記通信フォーマットで規定された所定の受信タイミングを用いて時刻を決定する時刻決定部と、
を備えた時刻決定装置。 A receiving unit that receives the carrier signal from a positioning satellite that periodically transmits a carrier signal that carries predetermined navigation data in a predetermined communication format by modulating the phase inversion method;
A demodulator that demodulates and acquires a data bit pattern from the received signal;
A collation unit that collates the data bit pattern and a predetermined collation bit pattern in order in units of bits;
Whether the data bit pattern and the matching bit pattern are appropriate is determined based on the identification accumulated length obtained by adding together the bit length determined to be consistently matched by the verification and the bit length determined to be mismatched continuously. A suitability determination unit to perform,
A time determination unit that determines a time using a predetermined reception timing defined in the communication format when it is determined to be suitable by the suitability determination;
A time determination device comprising:
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