JP2011215128A

JP2011215128A - Ｇｌｏｎａｓｓ受信機

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Publication number: JP2011215128A
Application number: JP2010213931A
Authority: JP
Inventors: Hideki Terasawa; 英己寺澤; Mitsuru Suzuki; 満鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2011-10-27
Also published as: RU2011109836A; RU2491577C2

Abstract

【課題】設計の煩雑化および製造時の歩留まりの低下、回路の複雑化および大型化、並びに感度の低下を招くことなく、温度および個体差の影響を低減しつつ、測位精度が向上するＧＬＯＮＡＳＳ受信機を提供する。
【解決手段】測位演算部１５は、各チャネルの信号に基づく測位に先立って、温度センサ１３で取得した信号受信部１１の温度、および第二記憶部１８に記憶した信号受信部１１の個体ごとに固有の特性データに基づいて、その温度および特性データに対応するチャネルと群遅延との関係を示す関数を第一記憶部１４から読み出す。そして、測位演算部１５は、読み出したチャネルと群遅延との関係を示す関数を用いて、各チャネルごとに受信時刻を補正するための群遅延オフセットを設定する。測位演算部１５は、設定した信号受信部１１の温度および個体差の影響を含む群遅延オフセットにより、各チャネルごとに受信時刻を補正して測位する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Orbiting Satellite System）を用いて位置を測位するＧＬＯＮＡＳＳ受信機に関する。

人工衛星を利用した航法支援システムには、ＧＰＳ、ＧａｌｉｌｅｏおよびＧＬＯＮＡＳＳなどが知られている。このうちＧＰＳおよびＧａｌｉｌｅｏの場合、各衛星は、同一の周波数の信号を送信している。そして、各衛星に個別の変調用拡散コードを割り当てることにより、受信機は各衛星を識別している。一方、ＧＬＯＮＡＳＳの場合、各衛星は、それぞれ異なる周波数の信号を送信している。具体的には、各衛星は、５６２．５ｋＨｚ刻みで信号を送信している。これにより、ＧＬＯＮＡＳＳ受信機は、この周波数に基づいて各衛星を識別している。

このような人工衛星を利用した航法支援システムは、人工衛星からの信号の送信時刻と受信時刻との時間差を検出し、この差に光速を乗じることにより、その人工衛星から受信機までの擬似的な距離（擬似距離）を算出している。そして、複数の人工衛星の位置情報と、それぞれの人工衛星から受信機までの擬似距離に基づいて、受信機の現在位置を測位している。

ところで、ＧＬＯＮＡＳＳのように人工衛星ごとに異なる周波数の信号を送信する場合、受信機内部における信号処理の際に、各周波数ごとの遅延時間つまり群遅延に差が生じる。ＧＰＳやＧａｌｉｌｅｏのようにすべての人工衛星が同一の周波数の信号を送信する場合、各人工衛星から受信する信号に対し受信機で生じる群遅延は一定となる。そのため、各人工衛星から受信した信号の群遅延を打ち消すことができ、現在位置の測位に群遅延が影響を与えることはない。

一方、ＧＬＯＮＡＳＳの場合、例えば特定の周波数範囲の信号をフィルタするバンドパスフィルタなど受信機の信号受信手段の特性によって、周波数ごとに群遅延に差が生じる。このように人工衛星から受信する信号について周波数ごとに群遅延に差が生じると、送信時刻と受信時刻との時間差に基づいて算出する疑似距離は周波数ごと、すなわち信号を受信する対象となった人工衛星ごとにばらついてしまう。その結果、例えば１０ｎｓの群遅延の差は約３ｍの疑似距離の差となり、測位する現在位置の精度が低下するという問題がある。また、信号受信手段の特性だけでなく、温度や個体差の影響によって群遅延に差が生じる。

そこで、従来は、主に次の二つの手法によって群遅延の影響の低減を図っている（特許文献１〜４参照）。第一の手法では、予め作成した試作品を評価し、この評価に基づいて、群遅延と周波数との相関関係を示す相関データが作成される。そして、作成された相関データは、受信機の記憶手段に記憶される。これにより、受信時刻は、記憶手段に記憶した群遅延と周波数との相関データに基づいて補正される。この補正した受信時刻から算出された擬似距離を用いることにより、測位精度の向上が図られている。また、第二の手法では、受信機は、実際の信号を受信し処理する系統とは別に、受信機における群遅延量を測定する測定手段を備えている。これにより、受信時刻は、測定手段で測定された周波数、温度および個体ごとの群遅延に基づいて、リアルタイムに補正される。この補正した受信時刻から算出された擬似距離を用いることにより、測位精度の向上が図られている。

しかしながら、第一の手法の場合、温度変化が及ぼす群遅延の影響を排除することは困難である。また、個体差を極小化するためには、設計の煩雑化および製造時の歩留まりの低下を招くという問題がある。また、第二の手法の場合、測定手段を構成するために別途大規模なアナログ回路およびデジタル回路が必要となる。そのため、回路が複雑化および大型化するとともに、感度の低下を招くという問題がある。

特許第３３０２４３２号明細書特許第３６９１２３１号明細書特許第３７３０３８７号明細書特許第３７５３３５１号明細書

そこで、本発明の目的は、設計の煩雑化および製造時の歩留まりの低下、回路の複雑化および大型化、並びに感度の低下を招くことなく、温度の影響を低減しつつ、測位精度が向上するＧＬＯＮＡＳＳ受信機を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、設計の煩雑化および製造時の歩留まりの低下、回路の複雑化および大型化、並びに感度の低下を招くことなく、個体差に起因する影響を低減しつつ、測位精度が向上するＧＬＯＮＡＳＳ受信機を提供することにある。

請求項１記載の発明では、記憶手段は、群遅延特性データおよびその温度特性データを記憶している。群遅延特性データは、信号受信手段における各周波数ごとの群遅延特性を含んでいる。すなわち、信号受信手段は、例えばバンドパスフィルタの特性によって周波数ごとに群遅延が異なる。そのため、記憶手段は、信号受信手段における周波数ごとの群遅延を、予め群遅延特性データとして記憶する。また、温度特性データは、信号受信手段における各周波数ごとの群遅延の温度遅延特性を含んでいる。例えば信号受信手段のバンドパスフィルタは、同一の周波数であっても、温度によって群遅延の特性すなわち温度遅延特性が変化する。そのため、記憶手段は、信号受信手段における温度遅延特性を温度特性データとして記憶する。測位手段は、信号受信手段で各人工衛星から受信した各周波数の信号について、群遅延特性データおよび温度特性データに基づいて補正する。この信号には、衛星の軌道、衛星の状態および衛星から信号を送信した送信時刻などが含まれて変調されている。具体的には、測位手段は、群遅延特性データを用いて人工衛星から信号を受信した時刻である受信時刻を、周波数ごとの特性に応じて補正するとともに、温度検出手段で検出した信号受信手段の温度から温度特性データを用いて受信時刻を温度に応じて補正する。したがって、設計の煩雑化および製造時の歩留まりの低下、回路の複雑化および大型化、並びに感度の低下を招くことなく、温度の影響を低減しつつ、測位精度を高めることができる。

請求項２記載の発明では、信号受信手段と温度検出手段とは同一のチップ上に設けられている。そのため、温度検出手段と信号受信手段とは、ほぼ均一の温度となる。これにより、温度検出手段は、信号受信手段の温度の検出精度が向上する。その結果、信号受信手段の温度による特性の変化は、温度検出手段で検出された温度によって測位手段において高精度に補正される。したがって、測位精度をより高めることができる。

請求項３記載の発明では、記憶手段は、群遅延特性データおよび個体差特性データを記憶している。群遅延特性データは、信号受信手段における各周波数ごとの群遅延特性を含んでいる。すなわち、信号受信手段は、例えばバンドパスフィルタの特性によって周波数ごとに群遅延が異なる。そのため、記憶手段は、信号受信手段における周波数ごとの群遅延を、予め群遅延特性データとして記憶する。また、個体差特性データは、信号受信手段の個体差に起因する群遅延特性を含んでいる。例えば信号受信手段のバンドパスフィルタは、同一の周波数および同一の温度であっても、個体ごとに群遅延の特性にばらつきすなわち個体差特性が変化する。そのため、記憶手段は、信号受信手段における個体差遅延特性を個体差特性データとして記憶する。測位手段は、信号受信手段で各人工衛星から受信した各周波数の信号の受信時刻について、群遅延特性データおよび個体差特性データに基づいて補正する。具体的には、測位手段は、群遅延特性データを用いて受信時刻を周波数ごとの特性に応じて補正するとともに、個体差記憶手段に記憶した信号受信手段に固有の特性データから個体差特性データを用いて受信時刻を信号受信手段の個体差に応じて補正する。したがって、設計の煩雑化および製造時の歩留まりの低下、回路の複雑化および大型化、並びに感度の低下を招くことなく、信号受信手段の個体差の影響を低減しつつ、測位精度を高めることができる。

請求項４または５記載の発明では、信号受信手段は、周波数変換部、ＲＦ用バンドパスフィルタおよびＩＦ用バンドパスフィルタを有している。そして、測位手段は、ＲＦ用バンドパスフィルタを通過した各周波数の信号、またはＩＦ用バンドパスフィルタを通過した各周波数の信号について群遅延特性データおよび温度特性データを用いて受信時刻を補正する。このように、ＲＦ用バンドパスフィルタおよびＩＦ用バンドパスフィルタを有する信号受信手段の場合、群遅延の影響は、ＲＦ用バンドパスフィルタまたはＩＦ用バンドパスフィルタを通過する際に個別に生じる。そこで、ＲＦ用バンドパスフィルタまたはＩＦ用バンドパスフィルタを通過した各周波数の信号について受信時刻を補正することにより、各フィルタを通過する信号は個別に補正される。したがって、設計の煩雑化および製造時の歩留まりの低下、回路の複雑化および大型化、並びに感度の低下を招くことなく、信号受信手段の個体差の影響を低減しつつ、測位精度を高めることができる。

請求項６記載の発明では、測位手段は、ＲＦバンドパスフィルタを通過した信号について受信時刻を補正している。すなわち、測位手段は、温度検出手段で検出した信号受信手段の検出温度に基づいて、温度特性データを用いて検出温度における周波数補正値を特定する。この周波数補正値は、信号受信手段の温度の関数として温度特性データに含まれている。そして、測位手段は、特定した周波数補正値を用いて基準温度特性データを補正し、検出温度における群遅延特性を特定する。上記のように、周波数補正値は、温度の関数として温度特性データに含まれている。一方、群遅延特性データは、予め設定した任意の基準温度において、受信した信号の周波数と群遅延特性との関係を基準温度特性データとして含んでいる。信号受信手段の温度が変化すると、この基準温度特性データは、その温度の変化に応じて変化する。すなわち、温度特性データは、周波数補正値に対応した量だけ基準温度特性データに対して周波数が変化する。そのため、検出温度を特定するだけで周波数補正値で補正した温度特性データ、およびこの温度特性データに基づく群遅延特性が取得される。その結果、記憶手段に基準温度特性データ、および信号受信手段の温度と周波数補正値との関係を記憶することにより、検出温度に対する群遅延特性が取得される。したがって、複雑な演算や大きな記憶容量を必要とすることなく、検出温度に対応する群遅延特性を取得することができ、受信時刻の精度を高め、測位精度を高めることができる。

第１実施形態によるＧＬＯＮＡＳＳ受信機の構成を示すブロック図信号受信部の個体ばらつきを一定としたときの、温度と周波数と群遅延との関係を示す模式図信号受信部の温度を一定としたときの、信号受信部の個体差と周波数と群遅延との関係を示す模式図信号受信部の温度と個体差と周波数との関係が定義されたテーブルを示す模式図第２実施形態によるＧＬＯＮＡＳＳ受信機の信号受信部の構成を示すブロック図温度と周波数補正値との関係を示す概略図チャネルと群遅延との関係を示す概略図周波数補正値に応じてシフトしたチャネルと群遅延との関係を示す概略図

以下、本発明の複数の実施形態によるＧＬＯＮＡＳＳ受信機（以下、単に「受信機」という。）を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１に第１実施形態による受信機１０の電気的な構成を示す。受信機１０は、信号受信手段としての信号受信部１１、信号処理部１２、温度検出手段としての温度センサ１３、第一記憶部１４、および測位手段としての測位演算部１５を備えている。また、受信機１０は、上記の構成に加え、アンテナ１６、テスト回路部１７および第二記憶部１８を備えている。上記の構成のうち、少なくとも信号受信部１１、信号処理部１２、温度センサ１３、テスト回路部１７および第二記憶部１８は、同一のチップ上のＩＣ１９として構成されている。また、信号受信部１１、信号処理部１２、温度センサ１３、第一記憶部１４、測位演算部１５、テスト回路部１７および第二記憶部１８は、いずれも電気回路によるハードウェアとして構成されている。

信号受信部１１は、アンテナ１６に接続しており、アンテナ１６を経由して図示しない人工衛星から送信された信号を受信する。ＧＬＯＮＡＳＳを構成する複数の人工衛星は、それぞれ５６２．５ｋＨｚ刻みの周波数で信号を送信している。これにより、受信機１０は、例えば１５９８．０６２５ＭＨｚの「−７チャネル」から、１６０５．３７５ＭＨｚの「＋６チャネル」までの特定の周波数帯域の信号を受信する。この人工衛星から送信される信号には、衛星の軌道、衛星の状態および衛星から信号を送信した送信時刻などが含まれている。信号受信部１１は、アンテナ１６で受信した信号を増幅した後、ダウンコンバートおよびフィルタリング処理を施し、中間周波信号を生成する。各人工衛星から送信される複数の周波数それぞれで群遅延を生じさせる原因となるバンドパスフィルタは、この信号受信部１１に含まれている。信号受信部１１で受信した信号は、ＧＬＯＮＡＳＳの各チャネルを含めた一定の範囲の周波数帯域となっている。そのため、信号は、信号受信部１１のバンドパスフィルタを通過することにより、不要な周波数帯域が除去され、中間周波信号として生成される。

信号処理部１２は、信号受信部１１で生成された中間周波信号が入力される。信号処理部１２は、入力された中間周波信号から、各人工衛星の周波数ごとにベースバンドに変換する。すなわち、信号処理部１２は、信号受信部１１のバンドパスフィルタを通過した中間周波信号から、各人工衛星の周波数ごとにベースバンドに変換する。そして、信号処理部１２は、ベースバンドに変換した信号をコード相関および位相検出、信号追尾、並びにデータ復調などの各処理を施し、各チャネルごとの復調信号を生成する。信号処理部１２は、復調信号を生成する際に、衛星から信号を受信した時刻である受信時刻を付与する。信号処理部１２は、生成した復調信号に、受信機１０自身が有している図示しない時計を用いて受信時刻を付与する。これにより、復調信号は、各人工衛星から信号を受信した時刻に対応する受信時刻を含むことになる。

温度センサ１３は、信号受信部１１に近接して設けられている。温度センサ１３は、設置位置における温度、すなわち自身に近接している信号受信部１１の温度を検出する。温度センサ１３は、信号受信部１１までの距離を小さくすることにより、信号受信部１１の温度に極めて近似した温度を検出する。温度センサ１３は、検出した温度を電気信号として測位演算部１５へ出力する。温度センサ１３と信号受信部１１とは、上述の通り近接して配置することが望ましい。特に、信号受信部１１と温度センサ１３とを同一のチップ、つまり同一の回路において隣接して配置することが望ましい。このように信号受信部１１と温度センサ１３とを近接して配置することにより、信号受信部１１の温度と温度センサ１３が検出する温度とはほぼ等しくなる。その結果、温度センサ１３による信号受信部１１の温度検出の精度は向上する。

第一記憶部１４は、例えばＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなど電力の供給を停止してもデータを保持可能な記録媒体を有している。この第一記憶部１４には、群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データが記憶されている。群遅延特性データは、信号受信部１１における各周波数ごとの群遅延特性を含んでいる。温度特性データは、信号受信部１１における各周波数ごとの温度遅延特性を含んでいる。個体差特性データは、信号受信部１１の個体差に起因する各周波数ごとの個体差遅延特性を含んでいる。なお、群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データの詳細は、後述する。

測位演算部１５は、信号処理部１２で生成された各チャネルごとの復調信号に含まれる受信時刻を、第一記憶部１４に記憶されている群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データを用いて補正する。そして、測位演算部１５は、補正した受信時刻に基づいて、各チャネルに対応する人工衛星までの疑似距離を算出する。さらに、測位演算部１５は、各人工衛星について算出した疑似距離から、現在位置を測位する。

テスト回路部１７は、製造時のばらつきを検出するための回路である。少なくとも信号受信部１１の個体差に起因する製造時のばらつきは、ＩＣを製造する工程の途中においてテスト回路部１７を用いて検出される。ここで検出された製造時のばらつきは、固有の特性データとして第二記憶部１８に記憶される。この第二記憶部１８は、特許請求の範囲の個体差記憶手段に相当する。例えばテスト回路部１７にＣＲ発振回路を組み込み、信号受信部１１はそのＣＲ発振回路から発信された周波数を検出する。これにより、信号受信部１１に含まれるバンドパスフィルタの特性に相関するコンデンサの容量Ｃおよび抵抗値Ｒは、信号受信部１１の個体ごとに固有の特性データとして取得される。取得された各信号受信部１１に固有の特性データは、第二記憶部１８に記憶される。第二記憶部１８は、第一記憶部１４と同様に不揮発性の記憶媒体としてＩＣ１９上に形成されている。

次に、群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データについて詳細に説明する。
上述の通り、信号受信部１１のバンドパスフィルタは、フィルタリングの対象となる周波数ごとに群遅延特性に差が生じる。すなわち、人工衛星から受信した複数の周波数の信号は、バンドパスフィルタを通過する際、周波数ごとに相対的な時間差が生じる。そのため、第一記憶部１４は、この周波数ごとに生じる群遅延を、群遅延特性データとして記憶している。図２に示すように、信号受信部１１における温度が例えば４０℃で一定の場合でも、群遅延（単位：ｎｓ）は、チャネルごとに異なっている。図２では、一例として信号受信部１１の温度を４０℃、および信号受信部１１の個体ばらつきを平均品（ばらつき±０％）としたときに「０チャネル：ｆ０」における群遅延を「基準値Ｓ」とし、この「基準値Ｓ」に対する差を群遅延オフセットとして図示している。図２からも分かるように、温度が４０℃で一定であっても、群遅延は、信号の周波数ごと、すなわち信号を送信する人工衛星ごとに異なる。そこで、第一記憶部１４は、図２に示すようなチャネルの周波数と群遅延との関係を、周波数に対する群遅延の関数で示される群遅延特性データとして記憶している。これにより、測位演算部１５は、信号処理部１２で生成された各周波数の復調信号に含まれる受信時刻を、第一記憶部１４に記憶した群遅延特性データに基づいて補正する。

また、信号受信部１１のバンドパスフィルタは、受信する周波数が一定であっても、温度によって特性が変化する。そのため、信号受信部１１における群遅延は、周波数だけでなく温度によっても相対的な差が生じる。そこで、第一記憶部１４は、この温度ごとに生じる群遅延を、温度特性データとして記憶している。例えば図２に示すように、信号受信部１１における周波数が「−７チャンネル」と一定に固定しても、群遅延は、温度によって異なっている。図２に示す場合、周波数が「−７チャネル」のとき、信号受信部１１の温度が「１１５℃」、「４０℃」および「−４０℃」と異なると、群遅延も異なる。この群遅延は、周波数が「−７チャネル」の場合に限らず、他のチャネルにおいても温度によって差が生じる。そこで、第一記憶部１４は、図２に示すような周波数と群遅延との関係について、温度の影響を含めて、温度ごとに周波数に対する群遅延の関数で示される温度特性データとして記憶している。すなわち、第一記憶部１４は、周波数と群遅延との関係を、温度も含めた一体の群遅延特性データおよび温度特性データとして記憶している。これにより、測位演算部１５は、信号処理部１２で生成された各周波数の復調信号に含まれる受信時刻を、温度センサ１３で取得した信号受信部１１の温度および第一記憶部１４に記憶した温度特性データに基づいて補正する。

さらに、信号受信部１１のバンドパスフィルタは、受信する周波数および温度が一定であっても、個体差に起因して特性が変化する。そのため、信号受信部１１における群遅延は、周波数および温度だけでなく個体差によっても相対的な差が生じる。そのため、第一記憶部１４は、個体差に起因する群遅延を、個体差特性データとして記憶している。この個体差特性データは、第一記憶部１４に記憶されている。この個体差特性データは、信号受信部１１の個体ごとに固有の特性データによって決定される。また、この特性データは、上述のようにＩＣ１９の製造工程において、テスト回路部１７を用いて信号受信部１１の個体ごとに固有のデータとして取得され、第二記憶部１８に記憶されている。図３に示すように、信号受信部１１の温度が４０℃で一定であって、周波数が「−７チャネル」や「＋６チャネル」などで一定であっても、群遅延は、信号受信部１１の個体差によって異なる。図３に示す場合、個体差を示すパラメータとして、テスト回路部１７におけるＣＲ発振回路の容量Ｃと抵抗値Ｒとの積を用いている。図３では、一例として信号受信部１１の温度を４０℃としたときに、この容量Ｃと抵抗値Ｒとの積が±０％であって、「０チャネル：ｆ０」における群遅延を「基準値Ｓ」とし、この「基準値Ｓ」に対する差を群遅延オフセットとして図示している。図３からも分かるように、温度が４０℃で一定、周波数が「−７チャネル」や「＋６チャネル」などで一定であっても、群遅延は、信号受信部１１の個体ごとに固有のパラメータによって異なる。すなわち、信号受信部１１の個体ごとの容量Ｃと抵抗値Ｒとの積が異なれば、群遅延も異なる。そこで、第一記憶部１４は、図３に示すように個体差を示すパラメータごとに、チャネルと群遅延との関係を関数で示される個体差特性データとして記憶している。この場合、第一記憶部１４は、図３に示すようなチャネルと群遅延との関係を、４０℃に限らず、複数の温度について個体差特性データとして記憶している。これにより、測位演算部１５は、信号処理部１２で生成された各周波数の復調信号に含まれる受信時刻を、既に取得して第二記憶部１８に記憶した信号受信部に固有の特性データと、第一記憶部１４に記憶している個体差特性データとに基づいて補正する。

次に、上記の構成による受信機１０の作用について説明する。
信号受信部１１は、人工衛星から送信された信号をアンテナ１６から受信すると、受信した信号を増幅した後、ダウンコンバートおよびバンドパスフィルタによるフィルタリング処理を施して中間周波信号を生成する。受信した信号は、この信号受信部１１のバンドパスフィルタを通過するとき、周波数に応じた群遅延を生じる。

信号処理部１２は、信号受信部１１で生成された中間周波信号から各人工衛星の周波数ごとにベースバンドに変換し、コード相関および位相検出、信号追尾、並びにデータ復調などの周知の各処理を施し、各チャネルごとの復調信号を生成する。受信機１０は、自身が有している図示しない時計を用いて、衛星から信号を受信した時刻を受信時刻として復調信号に付与する。これにより、復調信号には、各チャネルごとに信号を受信した時刻に対応する受信時刻が含まれる。測位演算部１５は、信号処理部１２で生成された各チャネルごとの復調信号に含まれる受信時刻を、第一記憶部１４に記憶されている群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データを用いて補正する。

具体的には、測位演算部１５は、信号処理部１２で生成された各チャネルごとの復調信号に含まれる受信時刻を補正するために、温度センサ１３から信号受信部１１の温度を取得するとともに、第二記憶部１８から信号受信部１１に固有の特性データを取得する。そして、測位演算部１５は、取得した信号受信部１１の温度および特性データに基づいて、これらに対応する群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データを第一記憶部１４から読み出す。上述のように群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データは、個々に存在するのではなく、信号受信部１１の温度および信号受信部１１に固有の特性データが決定すると、これに応じた周波数と群遅延との関数として求められる。この周波数と群遅延との関数が温度特性および個体差特性を含めた群遅延特性データとなる。測位演算部１５は、求めた温度特性および個体差特性を含めた群遅延特性データに基づいて、周波数ごとの群遅延オフセットを設定する。そして、測位演算部１５は、設定した群遅延オフセットに基づいて、信号処理部１２で生成された各チャネルごとの復調信号に含まれる受信時刻を、各チャネルすなわち各周波数ごとに補正する。

測位演算部１５は、群遅延オフセットに基づいて補正した復調信号に含まれる受信時刻に基づいて、各チャネルに対応する人工衛星までの疑似距離を算出する。そして、測位演算部は、各人工衛星について算出した疑似距離から、現在位置すなわち受信機１０の位置を測位する。以上の手順により、測位演算部１５は、複数の人工衛星ごとに異なる周波数の信号を補正しつつ現在位置を測位する。

以上説明した第１実施形態では、第一記憶部１４は、周波数すなわちチャネルごとの群遅延特性を含む群遅延特性データ、信号受信部１１の温度ごとの群遅延特性を含む温度特性データ、および信号受信部１１の個体差による群遅延特性を含む個体差特性データを、一体の関数として記憶している。測位演算部１５は、周波数の異なる信号に基づく測位に先立って、これらの群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データに基づいて受信時刻を補正する。すなわち、測位演算部１５は、温度センサ１３で取得した信号受信部１１の温度、および第二記憶部１８に記憶した信号受信部１１の個体ごとに固有の特性データに基づいて、その温度および特性データに対応するチャネルと群遅延との関係を示す関数を第一記憶部１４から読み出す。そして、測位演算部１５は、読み出したチャネルと群遅延との関係を示す関数を用いて、各チャネルごとに受信時刻を補正するための群遅延オフセットを設定する。その結果、測位演算部１５は、信号受信部１１の温度および個体差の影響を含む群遅延オフセットにより、各チャネルごとに受信時刻を補正する。したがって、設計の煩雑化および製造時の歩留まりの低下、回路の複雑化および大型化、並びに感度の低下を招くことなく、信号受信部１１の温度および個体差の影響を低減することができ、測位精度を高めることができる。

また、第１実施形態では、信号受信部１１と温度センサ１３とは同一のチップ上に設けられている。そのため、温度センサ１３と信号受信部１１とは、ほぼ均一の温度となる。これにより、温度センサ１３は、信号受信部１１の温度の検出精度が向上する。その結果、信号受信部１１の温度による群遅延の変化は、温度センサ１３で検出された温度によって測位演算部１５において高精度に補正される。したがって、測位精度をより高めることができる。

さらに、第１実施形態では、各チャネルごとの群遅延オフセットを、各チャネルの周波数に対する群遅延の関数として第一記憶部１４に記憶している。これにより、第一記憶部１４は、関数を記憶するだけでよく、群遅延オフセットを設定するために必要なデータ量が低減される。したがって、比較的容量の小さな第一記憶部１４を用いることができる。

（第１実施形態の変形例）
上記の第１実施形態では、各チャネルごとの群遅延オフセットを、各チャネルの周波数に対する群遅延の関数として第一記憶部１４に記憶する例について説明した。しかし、各チャネルの周波数に対する群遅延は、関数に代えて図４に示すようにテーブル３０として第一記憶部１４に記憶してもよい。群遅延オフセットの設定に図４に示すようなテーブル３０を用いる場合、測位演算部１５は、温度センサ１３で検出した信号受信部１１の温度および第二記憶部１８に記憶されている信号受信部１１の個体差を示す特性データに基づいて群遅延オフセットを設定する。具体的には、図４に示すように、テーブル３０は、チャネルすなわち周波数を第一軸とし温度を第二軸として作成された二次元テーブルを、特性データすなわち容量Ｃと抵抗値Ｒとのばらつきの度合ごとにそれぞれ有している。これにより、測位演算部１５は、取得した信号受信部１１の温度および特性データから、チャネルごとの群遅延オフセットを抽出する。
このように、測位演算部１５は、関数に代えてテーブル３０を用いる場合でも、信号受信部１１の温度および個体差を示す特性データに相関する群遅延オフセットを設定することができる。

また、上述の関数およびテーブルのいずれにおいても、群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データは、例えば温度を「−４０」、「０℃」、「４０℃」、「８０℃」および「１１５℃」、特性データを「＋２０％」、「＋１０％」、「±０％」、「−１０％」および「−２０％」のように離散的な条件について保有している。そのため、この中間的な値の場合、近接する条件から内挿補間などによって算出する構成としてもよい。例えばある特性データにおいて取得した信号受信部１１の温度が「２０℃」である場合、その特性データの「０℃」の遅延時間と「４０℃」の遅延時間とから内挿補間することにより、「２０℃」における周波数ごとの遅延時間を求めてもよい。特性データの場合も同様である。この場合、図４に示すテーブルに限らず、図２および図３に示すような関数の場合も、離散的な条件の中間に位置する条件については内挿補間によって所望の条件を求めることができる。これにより、第一記憶部１４に記憶すべきデータ量を低減することができる。

さらに、上記のように関数およびテーブル３０において群遅延特性データ、温度特性データおよび個体差特性データだけでなく、複数の人工衛星に対応した複数の周波数すなわちチャネルについても離散的なデータを保有してもよい。例えば各人工衛星ごとに送信される「−７チャネル」から「＋６チャネル」までのすべてについて関数およびテーブル３０を第一記憶部１４に記憶するのではなく、その一部である「−７チャネル」、「０チャネル」および「＋６チャネル」についての関数やテーブルだけを記憶してもよい。この場合、記憶したチャネルを除く他のチャネルである「−６チャネル」、「−５チャネル」・・・についての関数やテーブル３０は、第一記憶部１４に記憶した離散的なチャネルの関数およびテーブル３０の内挿補間によって算出する構成としてもよい。

さらに、上記の実施形態では、第二記憶部１８にテスト回路部１７のＣＲ発振回路から検出した特性データを記憶する例について説明した。しかし、第二記憶部１８は、信号受信部１１の個体ごとに、予め設定した特定の周波数および特定の温度における群遅延を特性データとして記憶する構成としてもよい。
さらに、信号受信部１１のバンドパスフィルタおよび第二記憶部１８を１チップのＩＣとして構成してもよい。この場合、特性データとして、例えば１チップ化としたＩＣの製造条件に含まれる容量Ｃ、抵抗Ｒおよびトランジスタの閾値電圧Ｖｔｈなどを採用することができる。そして、この１チップ化したＩＣの検査工程において、特性データを検出しつつ第二記憶部１８に記憶させることにより、１チップ化したＩＣの製造工程の効率化を図ることができる。

以上説明した第１実施形態では、測位演算部１５において信号受信部１１の温度および個体差によるばらつきの双方について補正を加えて測位する例について説明した。しかし、信号受信部１１の温度に基づく補正を加えた測位、または信号受信部１１の個体差によるばらつきに基づく補正を加えた測位のいずれか一方のみを実施する構成としてもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態による受信機１０の要部を図５に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図５は、第２実施形態による受信機１０の信号受信部１１をさらに詳細に示したブロック図である。信号受信部１１は、低ノイズアンプ（ＬＮＡ）２１、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２、アンプ２３、ミキサ２４、信号発生器（ＳＧ）２５、およびＩＦ用バンドパスフィルタ２６を有している。低ノイズアンプ２１は、アンテナ１６で受信した信号を増幅する。ＲＦ用バンドパスフィルタ２２は、例えばＳＡＷフィルタなどで構成されており、低ノイズアンプ２１で増幅された信号に含まれる不要な周波数成分を除去する。すなわち、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２は、予め設定された範囲内の周波数帯域の信号の通過を許容し、この周波数帯域外の周波数の信号を減衰させる。アンプ２３は、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２を通過した信号を増幅する。ミキサ２４は、信号発生器２５で発振された信号を用いて、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２およびアンプ２３を通過した信号の周波数をダウンコンバートする。すなわち、ミキサ２４および信号発生器２５は、特許請求の範囲の周波数変換部に相当する。ミキサ２４でダウンコンバートされた信号は、ＩＦ用バンドパスフィルタ２６を通過することにより、不要な周波数成分が除去され、中間周波信号として信号受信部１１から出力される。ＩＦ用バンドパスフィルタ２６は、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２と同様に、予め設定された範囲内の周波数帯域の信号の通過を許容し、この周波数帯域外の周波数の信号を減衰させる。

このように信号受信部１１は、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２およびＩＦ用バンドパスフィルタ２６を有する。そのため、受信した信号の群遅延は、ＩＦ用バンドパスフィルタ２６だけでなく、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２においても生じる。そこで、第２実施形態では、測位演算部１５は、このＲＦ用バンドパスフィルタ２２における群遅延についても信号処理部１１の温度に応じた補正を行う。
第一記憶部１４は、温度特性データおよび群遅延特性データを記憶している。温度特性データは、図６に示すように温度Ｔ（℃）と周波数補正値Δｆ（ＭＨｚ）との関係を含んでいる。群遅延特性データは、図７の実線に示すように基準温度Ｔｓ（℃）におけるチャネルすなわち周波数ｆ（ＭＨｚ）と群遅延ｄ（ｎｓ）との関係を含んでいる。図７の実線は、基準温度ＴｓとしてＴｓ＝２５℃を例にした基準温度特性データを示している。

信号受信部１１で受信した信号のチャネルすなわち周波数ｆと群遅延ｄとの間には、図７に示すような関係がある。すなわち、群遅延ｄは、信号受信部１１で受信した信号のチャネルすなわち周波数ｆの関数として表される。さらに、このチャネルすなわち周波数ｆと群遅延ｄとの関係は、温度によって変化する。具体的には、温度センサ１３で検出した信号受信部１１の温度Ｔが高くなると、チャネルｆと群遅延ｄとの関係は、図７の破線で示すように図７の左側へシフト、すなわち同一のチャネルであれば群遅延が増加する方向へシフトする。なお、図７の破線は、温度ＴがＴ＝８５℃であるときの例を示している。この温度に対するシフト量は、上述の周波数補正値Δｆに相当する。この周波数補正値Δｆは、図６に示すように温度Ｔが高くなるほど大きくなる。すなわち、基準温度Ｔｓよりも信号処理部１１の温度が高いとき周波数補正値Δｆは増となり、基準温度Ｔｓよりも信号処理部１１の温度が低いとき周波数補正値Δｆは減となる。周波数補正値Δｆが増であるとき、チャネルｆと群遅延ｄとの関係は図７の左側へシフトすなわち群遅延が増す側へシフトする。一方、周波数補正値Δｆが減であるとき、チャネルｆと群遅延ｄとの関係は図７の右側へシフトすなわち群遅延が減ずる側へシフトする。なお、図６では、温度Ｔと周波数補正値Δｆとは、一次的な関係を例として示しているが、これに限らず二次的あるいはその他の関係となることもある。

このような関係から、測位演算部１５は、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２における群遅延について補正を行う。具体的には、測位演算部１５は、温度センサ１３で信号処理部１１の温度を検出する。測位演算部１５は、検出した温度すなわち検出温度Ｔｄに基づいて、図６に示す関係から周波数補正値Δｆを特定する。ここで、第一記憶部１４は、図６に示す温度Ｔと周波数補正値Δｆとの関係を、温度Ｔの関数として数式で記憶してもよく、温度Ｔに対するテーブルとして記憶してもよい。

測位演算部１５は、検出温度Ｔｄに対する周波数補正値Δｆが特定されると、特定した周波数補正値Δｆを用いて、図７に示す基準温度Ｔｓにおける基準温度特性データを、図７に示すようにシフトさせる。そして、測位演算部１５は、シフトさせた基準温度特性データを図８に示すように温度特性データとして設定する。測位演算部１５は、この設定した温度特性データを用いて、所望のチャネルｆすなわち初期のチャネルｆ０について周波数補正値Δｆを適用したチャネルｆ０＋Δｆに対する群遅延ｄを特定する。測位演算部１５は、このようにして特定された群遅延ｄを用いて、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２における信号の群遅延すなわち受信時刻を補正する。

第２実施形態では、ＩＦ用バンドパスフィルタ２６を通過する中間周波信号の群遅延だけでなく、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２を通過する信号についても群遅延が補正される。ＲＦ用バンドパスフィルタ２２を通過した各周波数の信号について受信時刻を補正することにより、ＩＦバンドパスフィルタ２６を通過する信号だけでなく、ＲＦ用バンドパスフィルタ２２を通過する信号も個別に補正される。したがって、設計の煩雑化および製造時の歩留まりの低下、回路の複雑化および大型化、並びに感度の低下を招くことなく、信号受信部１１の個体差の影響を低減しつつ、測位精度を高めることができる。

また、第２実施形態では、温度センサ１３で検出した信号受信部１１の温度に基づいて、周波数補正値Δｆを求め、求めた周波数補正値Δｆで基準温度特性データをシフトさせて、検出温度Ｔｄにおける群遅延ｄを特定している。そのため、第一記憶部１４に記憶するデータは、図６に示すような温度Ｔと周波数補正値Δｆとの関係、および図７に示すような基準温度Ｔｓにおける基準温度特性データだけでよい。したがって、複雑な演算や大きな記憶容量を必要とすることなく、検出温度に対応する群遅延特性を取得することができ、受信時刻の精度を高め、測位精度を高めることができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

図面中、１０は受信機（ＧＬＯＮＡＳＳ受信機）、１１は信号受信部（信号受信手段）、１３は温度センサ（温度検出手段）、１４は第一記憶部（記憶手段）、１５は測位演算部（測位手段）、１８は第二記憶部（個体差記憶手段）、２２はＲＦ用バンドパスフィルタ、２４はミキサ（周波数変換部）、２５は信号発生器（周波数変換部）、２６はＩＦ用バンドパスフィルタを示す。

Claims

人工衛星ごとに異なる周波数の信号を受信する信号受信手段と、
前記信号受信手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記人工衛星ごとに異なる各周波数のそれぞれについて、前記信号受信手段における各周波数ごとの前記信号の群遅延特性を群遅延特性データとして、および前記信号受信手段における各周波数ごとの前記信号の群遅延の温度特性を温度特性データとして記憶する記憶手段と、
前記信号受信手段で受信した各周波数の信号について、前記記憶手段に記憶している前記群遅延特性データを用いて前記信号に対応する受信時刻を補正し、前記温度検出手段で検出した前記信号受信手段の温度および前記記憶手段に記憶している前記温度特性データに基づいて前記信号に対応する受信時刻を補正し、補正した受信時刻から現在位置を測位する測位手段と、
を備えることを特徴とするＧＬＯＮＡＳＳ受信機。
前記信号受信手段および前記温度検出手段は、同一のチップ上に設けられていることを特徴とする請求項１記載のＧＬＯＮＡＳＳ受信機。
人工衛星ごとに異なる周波数の信号を受信する信号受信手段と、
前記信号受信手段の個体差に起因する特性を取得して前記信号受信手段に固有の特性データとして記憶する個体差記憶手段と、
前記人工衛星ごとに異なる各周波数のそれぞれについて、前記信号受信手段における各周波数ごとの前記信号の群遅延特性を群遅延特性データとして、および前記信号受信手段の個体差に起因する各周波数ごとの前記信号の個体差遅延特性を個体差特性データとして記憶する記憶手段と、
前記信号受信手段で受信した各周波数の信号について、前記記憶手段に記憶している前記群遅延特性データを用いて前記信号に対応する受信時刻を補正し、前記個体差記憶手段に記憶している前記特性データおよび前記記憶手段に記憶している個体差特性データに基づいて前記信号に対応する受信時刻を補正し、補正した受信時刻から現在位置を測位する測位手段と、
を備えることを特徴とするＧＬＯＮＡＳＳ受信機。
前記信号受信手段は、
前記人工衛星から受信した信号の周波数を変換し、中間周波信号を生成する周波数変換部と、
前記周波数変換部における周波数の変換前の信号について、予め設定された範囲内の周波数の通過を許容するＲＦ用バンドパスフィルタと、
前記周波数変換部における周波数の変換後の信号について、予め設定された範囲内の周波数の通過を許容するＩＦ用バンドパスフィルタと、を有し、
前記測位手段は、前記ＩＦ用バンドパスフィルタを通過した各周波数の信号について、前記記憶手段に記憶している前記群遅延特性データおよび前記温度特性データを用いて前記信号に対応する受信時刻を補正することを特徴とする請求項１、２または３記載のＧＬＯＮＡＳＳ受信機。
前記信号受信手段は、
前記人工衛星から受信した信号の周波数を変換し、中間周波信号を生成する周波数変換部と、
前記周波数変換部における周波数の変換前の信号について、予め設定された範囲内の周波数の通過を許容するＲＦ用バンドパスフィルタと、
前記周波数変換部における周波数の変換後の信号について、予め設定された範囲内の周波数の通過を許容するＩＦ用バンドパスフィルタと、を有し、
前記測位手段は、前記ＲＦ用バンドパスフィルタを通過した各周波数の信号について、前記記憶手段に記憶している前記群遅延特性データおよび前記温度特定性データを用いて前記信号に対応する受信時刻を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のＧＬＯＮＡＳＳ受信機。
前記温度特性データは、前記信号受信手段の温度と周波数補正値との関係を含み、
前記群遅延特性データは、予め設定した基準温度における前記信号受信手段で受信した周波数と前記群遅延特性との関係を基準温度特性データとして含み、
前記測位手段は、前記温度検出手段で検出した前記信号受信手段の検出温度に基づいて、前記温度特性データを用いて前記検出温度における前記周波数補正値を特定し、特定した周波数補正値を用いて前記基準温度特性データを補正して前記検出温度における群遅延特性を特定して前記ＲＦバンドパスフィルタを通過した前記信号について受信時刻を補正することを特徴とする請求項５記載のＧＬＯＮＡＳＳ受信機。