JP2013122417A - Gps positioning terminal and gps positioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、端末の測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができるGPS測位端末及びGPS測位システムに関する。 The present invention relates to a GPS positioning terminal and a GPS positioning system that can shorten the time of positioning operation of a terminal and can reduce power consumption of the terminal.
GPS(Global Positioning System:全地球測位システム)は、複数のGPS衛星からの電波を受信して、位置を求めるシステムである。GPS衛星からの航法メッセージを受信して位置を求める方法はコールドスタートと呼ばれる。航法メッセージのデータ量は約5kバイト程度であり、その受信に要する時間は10分程度である。 The GPS (Global Positioning System) is a system that obtains a position by receiving radio waves from a plurality of GPS satellites. A method for obtaining a position by receiving a navigation message from a GPS satellite is called a cold start. The data amount of the navigation message is about 5 kbytes, and the time required for receiving it is about 10 minutes.
一度、航法メッセージを受信した後は、数時間は同じ航法メッセージの情報を使用できる。その間は、僅かな情報を受信するだけで位置を求めることができる。この方法はホットスタートと呼ばれる。ホットスタートに要する時間は1秒〜数秒である。 Once the navigation message is received, the same navigation message information can be used for several hours. In the meantime, the position can be obtained only by receiving a small amount of information. This method is called hot start. The time required for hot start is 1 second to several seconds.
従来は、端末自身がGPS衛星から航法メッセージを受信していた。その他に、航法メッセージを予め受信してサーバに蓄積しておき、携帯電話によりネットワークを介して端末に読む方法も提案されている。この方法は、ネットワークアシスト型のGPS測位システムと呼ばれる(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the terminal itself has received a navigation message from a GPS satellite. In addition, a method has been proposed in which navigation messages are received in advance and stored in a server, and read by a mobile phone via a network. This method is called a network-assisted GPS positioning system (see, for example, Patent Document 1).
上記のように航法メッセージの受信には時間がかかる。従って、端末自身がGPS衛星から航法メッセージを受信する方法では、測位動作の時間が長くなり、端末の消費電力が大きくなるという問題があった。 As described above, it takes time to receive the navigation message. Therefore, in the method in which the terminal itself receives the navigation message from the GPS satellite, there is a problem that the time for the positioning operation becomes long and the power consumption of the terminal increases.
ネットワークアシスト型のGPS測位システムでは、携帯電話の高速の通信を利用することで、端末は航法メッセージを高速に取得することができる。しかし、航法メッセージのデータ量は膨大であるため、携帯電話システムのように、数百kbps以上の伝送レートが実現できる無線システムにしか適用できない。数kbpsの伝送レートの無線システムでは、ネットワークから端末への伝送時間が長くなるため、端末の測位動作の時間が長くなり、かつ端末の消費電力が大きくなるという問題があった。 In the network assist type GPS positioning system, the terminal can acquire the navigation message at high speed by using the high-speed communication of the mobile phone. However, since the data amount of the navigation message is enormous, it can be applied only to a radio system that can realize a transmission rate of several hundred kbps or more like a mobile phone system. In a radio system having a transmission rate of several kbps, there is a problem that the time required for the positioning operation of the terminal becomes long and the power consumption of the terminal increases because the transmission time from the network to the terminal becomes long.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は端末の測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができるGPS測位端末及びGPS測位システムを得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to reduce the time required for the positioning operation of the terminal and to reduce the power consumption of the terminal and the GPS positioning terminal and A GPS positioning system is obtained.
本発明のGPS測位端末は、GPS衛星から送信されたGPS信号を同期検出して、同期検出したことを示す同期検出信号と、前記GPS信号を同期検出した際の位相制御量とを出力するGPS信号受信部と、前記同期検出信号を入力して測定し、前記同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する同期検出時刻算出部と、前記位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを記憶する記憶部とを有することを特徴とする。 The GPS positioning terminal of the present invention detects a GPS signal transmitted from a GPS satellite in synchronization, and outputs a synchronization detection signal indicating that the synchronization is detected and a phase control amount when the GPS signal is detected synchronously. A signal receiving unit, a synchronization detection signal is input and measured, a synchronization detection time calculation unit that calculates a measurement time of the synchronization detection signal as a synchronization detection time, the phase control amount or information related thereto, and the synchronization It has a storage part which memorizes detection time.
本発明は、端末の測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができる。 The present invention can shorten the time required for the positioning operation of the terminal and can reduce the power consumption of the terminal.
本発明の実施の形態に係るGPS測位端末及びGPS測位システムについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。 A GPS positioning terminal and a GPS positioning system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るGPS測位システムを示す図である。このGPS測位システムは、GPS測位端末1と、GPS測位装置2とを備える。GPS測位端末1は携帯端末でありユーザにより様々な場所に持ち運ばれるが、GPS測位装置2は基本的に同じ場所に位置する。複数のGPS衛星sk(k=1〜n)が高度2万kmを周回し、その位置は地球に対して刻々と変化する。
FIG. 1 is a diagram showing a GPS positioning system according to
GPS測位端末1は、GPS信号受信部3と、同期検出時刻算出部4と、情報算出部5と、着脱可能な記憶部6とを有する。記憶部6は、USBメモリ等のコネクタインタフェースを備える。記憶部6に記憶された情報は外部からのアクセスによって外部に読み出される。
The
GPS測位装置2は、データ読み出し部7と、GPS信号受信部8と、位置算出部9とを有する。データ読み出し部7、GPS信号受信部8、及び位置算出部9はサーバ内に設けられているが、基地局内に設けられていてもよい。サーバは、直接に又はインターネットを介して基地局に接続されている。
The
図2は、本発明の実施の形態1に係る情報算出部を示す図である。情報算出部5は、伝播時間算出部10と、擬似距離算出部11とを有する。図3は、本発明の実施の形態1に係る位置算出部を示す図である。位置算出部9は、送信時刻算出部12と、衛星位置算出部13と、端末位置算出部14とを有する。
FIG. 2 is a diagram showing an information calculation unit according to
続いて、本実施の形態に係るGPS測位システムの動作について説明する。まず、GPS測位端末1のGPS信号受信部3は、GPS衛星skから送信されたGPS信号を同期検出して、GPS信号を同期検出したことを示す同期検出信号と、GPS信号を同期検出した際の位相制御量とを出力する。
Subsequently, the operation of the GPS positioning system according to the present embodiment will be described. First, the GPS
図4は、GPS信号と同期検出信号を示す図である。GPS信号の各フレームS1〜S5は1500ビット長で、その時間長は30秒である。各フレームS1〜S5は5個のサブフレームに分割される。各サブフレームは300ビット長で、その時間長は6秒である。サブフレームは30ビットのTLM(Telemetry)で始まり、その後に30ビットのHOW(Handover Word)が続き、その後に、240ビットのクロック、各衛星の状態を示すデータ、各衛星に固有の詳細軌道情報などのエフェメリスのデータ、32個の衛星に共通する概略軌道情報や電離層補正情報などのアルマナックのデータが続く。各サブフレームは例えば10個のワードからなる。各ワードは30ビットで、その時間長は600ミリ秒である。1ビットの時間長は20ミリ秒である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a GPS signal and a synchronization detection signal. Each frame S1 to S5 of the GPS signal is 1500 bits long, and its time length is 30 seconds. Each frame S1-S5 is divided into five subframes. Each subframe is 300 bits long, and its time length is 6 seconds. A subframe starts with a 30-bit TLM (Telemetry), followed by a 30-bit HOW (Handover Word), followed by a 240-bit clock, data indicating the status of each satellite, and detailed orbit information unique to each satellite. Followed by almanac data such as general orbit information common to 32 satellites and ionospheric correction information. Each subframe consists of, for example, 10 words. Each word is 30 bits and its time length is 600 milliseconds. The time length of 1 bit is 20 milliseconds.
GPS信号は、GPS衛星ごとに異なる同期コード(擬似雑音符号)により変調されているので、同期を取らなければ受信できない。そこで、GPS信号受信部3は、GPS衛星に応じて局部同期コードを発生し、その位相をGPS信号の同期コードの位相に合わせることにより同期を取ってGPS信号を受信する。この位相のずれを位相制御量と呼ぶ。
Since the GPS signal is modulated by a different synchronization code (pseudo noise code) for each GPS satellite, it cannot be received unless it is synchronized. Therefore, the GPS
同期コードは、C/Aコード(Coarse/ Acquisition Code)やPコード(Precise code)である。C/AコードやPコードとの同期の場合は、一般的には「相関」を取ることを意味する。この場合は「同期」と「相関」は同義である。本実施の形態では、同期検出信号は、GPS信号のC/Aコードの相関を取った後のパルスであり、その周期は1ミリ秒である。 The synchronization code is a C / A code (Coarse / Acquisition Code) or a P code (Precise code). In the case of synchronization with a C / A code or P code, this generally means “correlation”. In this case, “synchronization” and “correlation” are synonymous. In the present embodiment, the synchronization detection signal is a pulse after the correlation of the C / A code of the GPS signal, and its cycle is 1 millisecond.
次に、同期検出時刻算出部4は、同期検出信号を入力して測定し、同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する。本実施の形態では、GPS測位端末1内の水晶振動子などの時計を基準として、同期検出時刻を算出する。
Next, the synchronization detection
また、情報算出部5の伝播時間算出部10は、GPS衛星skからGPS測位端末1(GPS信号受信部3)までのGPS信号の伝播時間Δtmkを位相制御量に基づいて算出する。伝播時間Δtmkは以下の式で表される。
Δtmk=Δtk+Δt0
ここで、ΔtkはGPS衛星skからGPS測位端末1までのGPS信号の正確な伝播時間であり、Δt0はGPS衛星sk(k=1〜n)同士で使用する正確な時計とGPS測位端末1で使用する時計との時間誤差量である。
The propagation
Δtmk = Δtk + Δt0
Here, Δtk is an accurate propagation time of the GPS signal from the GPS satellite sk to the
さらに、情報算出部5の擬似距離算出部11は、伝播時間に光速cを積算して、GPS衛星skからGPS測位端末1(GPS信号受信部3)までの擬似距離を算出する。擬似距離は、時間誤差量Δt0を含んだ状態で計算したGPS衛星skからGPS測位端末1までの距離である。
Further, the pseudo
GPS測位端末1の着脱可能な記憶部6は、同期検出時刻算出部4が算出した同期検出時刻と情報算出部5が算出した擬似距離を記憶する。次に、記憶部6がGPS測位端末1から取り出され、GPS測位装置2のデータ読み出し部7に接続される。そして、GPS測位装置2のデータ読み出し部7は、記憶部6にアクセスして記憶部6から擬似距離と同期検出時刻を読み出す。
The
GPS測位装置2のGPS信号受信部8は、GPS信号を常に受信しており、そのGPS信号の航法メッセージを検出する。即ち、GPS信号受信部8は、GPS信号を同期検出した後、スペクトラム逆拡散処理を施すことによりGPS信号の航法メッセージを復調する。航法メッセージには、GPS信号の送信時刻や衛星の軌道情報などが含まれている。
The GPS
次に、位置算出部9の送信時刻算出部12は、同期検出時刻と航法メッセージに基づいて、同期検出されたGPS信号をGPS衛星skが送信した送信時刻を算出する。そして、位置算出部9の衛星位置算出部13は、航法メッセージの軌道情報に基づいて、その送信時刻におけるGPS衛星skの位置を算出する。そして、位置算出部9の端末位置算出部14は、擬似距離とGPS衛星skの位置に基づいてGPS測位端末1の位置を算出する。具体的には以下のように計算する。
Next, the transmission
k番目(k=1〜n)のGPS衛星skからGPS測位端末1までの擬似距離Rkと、GPS衛星skの位置(Xk,Yk,Zk)と、GPS測位端末1の位置(Xp,Yp,Zp)との関係は以下の式で表される。
Rk=√{(Xk−Xp)2+(Yk−Yp)2+(Zk−Zp)2}+Δt0・c
ここでcは光速である。
The pseudo distance Rk from the k-th (k = 1 to n) GPS satellite sk to the
Rk = √ {(Xk−Xp) 2 + (Yk−Yp) 2 + (Zk−Zp) 2 } + Δt0 · c
Here, c is the speed of light.
そこで、4つの衛星s1、s2、s3、s4について以下の式を求める。
R1=√{(X1−Xp)2+(Y1−Yp)2+(Z1−Zp)2}+Δt0・c
R2=√{(X2−Xp)2+(Y2−Yp)2+(Z2−Zp)2}+Δt0・c
R3=√{(X3−Xp)2+(Y3−Yp)2+(Z3−Zp)2}+Δt0・c
R4=√{(X4−Xp)2+(Y4−Yp)2+(Z4−Zp)2}+Δt0・c
Therefore, the following equations are obtained for the four satellites s1, s2, s3, and s4.
R1 = √ {(X1−Xp) 2 + (Y1−Yp) 2 + (Z1−Zp) 2 } + Δt0 · c
R2 = √ {(X2−Xp) 2 + (Y2−Yp) 2 + (Z2−Zp) 2 } + Δt0 · c
R3 = √ {(X3−Xp) 2 + (Y3−Yp) 2 + (Z3−Zp) 2 } + Δt0 · c
R4 = √ {(X4-Xp) 2 + (Y4-Yp) 2 + (Z4-Zp) 2 } + Δt0 · c
GPS測位端末1の位置(Xp,Yp,Zp)と時間誤差量Δt0の4つの変数は、上記の4つの式から解くことができる。このようにして位置算出部9が算出したGPS測位端末1の位置は、GPS測位装置2上で表示される。ただし、GPS測位端末1に転送すればGPS測位端末1上でも表示できる。
The four variables of the position (Xp, Yp, Zp) of the
続いて、本実施の形態の効果について比較例1と比較して説明する。図5は、比較例1に係るGPS測位システムを示す図である。GPS測位端末1自身がGPS衛星から航法メッセージを受信する。そして、GPS測位端末1が自身の位置を算出する。
Next, the effect of the present embodiment will be described in comparison with Comparative Example 1. FIG. 5 is a diagram illustrating a GPS positioning system according to the first comparative example. The
比較例1では、端末自身がGPS衛星skから航法メッセージを受信するため、測位動作の時間が長くなり、GPS測位端末1の消費電力が大きくなる。これに対して、本実施の形態では、GPS測位装置2が航法メッセージを受信するため、GPS測位端末1が航法メッセージを受信する必要がない。これにより、GPS測位端末1はホットスタート又はそれと同等の動作で、GPS衛星skからの信号を受信することができる。また、GPS測位端末1が自身の位置を算出する必要もない。このため、測位に必要な同期検出時刻と擬似距離を比較例1よりも短い時間で記憶部6が記憶することができる。従って、端末の測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができる。
In Comparative Example 1, since the terminal itself receives the navigation message from the GPS satellite sk, the time for the positioning operation becomes longer, and the power consumption of the
また、実施の形態1では、着脱可能な記憶部6に記憶された情報に基づいてGPS測位端末1の時刻と位置を算出できる。このため、記憶部6は、移動履歴を保存できる低消費電力のGPSロガーとして利用することができる。
In the first embodiment, the time and position of the
なお、図4に示すように、GPS信号は、異なる時間間隔を持つ複数の信号を有する。これらの信号は、時間間隔が長い方から順にフレーム、サブフレーム、ワード、ビット、C/Aコードの相関ピークである。本実施の形態では、GPS信号受信部3は、GPS信号のC/Aコードの相関ピークを同期検出する。ただし、これに限らず、GPS信号受信部3は、GPS測位端末1の測位精度に応じて、GPS信号の複数の信号の何れを同期検出するかを変えてもよい。例えば、1ミリ秒の範囲で同期が取れている場合は、同期検出時刻算出部4は1ミリ秒以下の時間間隔でC/Aコードの相関ピークを測定する。また、20ミリ秒の範囲で同期が取れている場合は、同期検出時刻算出部4は20ミリ秒以下の時間間隔で50bpsのビットを測定する。時間間隔が短い信号を同期検出するほど、GPS測位端末1の測位精度が高くなる。
As shown in FIG. 4, the GPS signal has a plurality of signals having different time intervals. These signals are correlation peaks of frames, subframes, words, bits, and C / A codes in order from the longer time interval. In the present embodiment, the GPS
また、GPS測位装置2から見えていないGPS衛星skのGPS信号をGPS測位端末1が同期検出しても、測位動作の役に立たない。そこで、測位時にGPS測位装置2から見えているGPS衛星skをGPS測位端末1に伝えることで、GPS測位端末1がGPS信号を同期検出するGPS衛星skを絞り込むことができる。これにより、測位動作の時間を更に短縮することができ、かつ端末の消費電力を更に低減することができる。
Further, even if the
実施の形態2.
図6は、本発明の実施の形態2に係るGPS測位システムを示す図である。実施の形態1との相違点として、GPS測位端末1において無線通信部15が追加され、GPS測位装置においてデータ読み出し部7が無線通信部16に置き換わっている。これらの無線通信部15,16によりGPS測位装置2はGPS測位端末1と無線通信する。無線通信部15,16の代わりに有線通信部を設けて有線線通信を行ってもよい。その他の構成は実施の形態1と同様である。
FIG. 6 is a diagram showing a GPS positioning system according to
次に、本実施の形態に係るGPS測位システムの動作について説明する。GPS測位端末1の同期検出時刻算出部4で算出された同期検出時刻と情報算出部5により算出された擬似距離を記憶部6が記憶する。無線通信部15は、記憶部6に記憶された同期検出時刻と擬似距離を無線通信により送信する。GPS測位装置2の無線通信部16は、GPS測位端末1から送信された同期検出時刻と擬似距離を受信する。その他の動作は実施の形態1と同様である。
Next, the operation of the GPS positioning system according to the present embodiment will be described. The
続いて、本実施の形態の効果について比較例2と比較して説明する。図7は、比較例2に係るGPS測位システムを示す図である。このシステムは、ネットワークアシスト型のGPS測位システムである。GPS測位装置2がGPS衛星skから航法メッセージを受信して、受信した航法メッセージを無線送信する。GPS測位端末1は、携帯電話17を介して航法メッセージを受信する。そして、GPS測位端末1が自身の位置を算出する。
Next, the effect of the present embodiment will be described in comparison with Comparative Example 2. FIG. 7 is a diagram illustrating a GPS positioning system according to the second comparative example. This system is a network-assisted GPS positioning system. The
比較例2では、携帯電話17の高速の通信を利用することで、GPS測位端末1は航法メッセージを高速に取得することができる。しかし、航法メッセージのデータ量は膨大であるため、携帯電話システムのような高伝送レートの無線システムにしか適用できない。
In the comparative example 2, the
これに対して、本実施の形態では、GPS測位端末1からGPS測位装置2に送信するデータは擬似距離と同期検出時刻だけなので、そのデータ量は多くて数百バイト程度と比較的少量である。従って、データ量の大きい航法メッセージを無線送信する必要が無いため、数kbpsの低伝送レートの無線システムにも適用可能である。また、高伝送レートの無線システムに適用した場合でも、無線システムへの負荷を小さくできるため、有効である。
On the other hand, in this embodiment, since the data transmitted from the
よって、本実施の形態に係るGPS測位端末及びGPS測位システムは、低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができる。 Therefore, the GPS positioning terminal and the GPS positioning system according to the present embodiment can be applied to a wireless system with a low transmission rate, can reduce the time for positioning operation, and reduce the power consumption of the terminal. Can do.
実施の形態3.
図8は、本発明の実施の形態3に係るGPS測位システムを示す図である。図9は、本発明の実施の形態3に係る情報算出部を示す図である。情報算出部5は、伝播時間算出部10とを有する。図10は、本発明の実施の形態3に係る位置算出部を示す図である。位置算出部9は、擬似距離算出部11と、送信時刻算出部12と、衛星位置算出部13と、端末位置算出部14とを有する。
FIG. 8 is a diagram showing a GPS positioning system according to
実施の形態1では、GPS測位端末1の情報算出部5が擬似距離まで算出し、その擬似距離を記憶部6が記憶し、それをGPS測位装置2のデータ読み出し部7が読み出す。これに対して、本実施の形態では、GPS測位端末1の情報算出部5が伝播時間を算出し、その伝播時間を記憶部6が記憶し、それをGPS測位装置2のデータ読み出し部7が読み出す。そして、GPS測位装置2の位置算出部9が擬似距離を算出する。その他の構成は実施の形態1と同様である。これにより、実施の形態1よりも更にGPS測位端末1の処理負担を軽減することができる。
In the first embodiment, the
また、実施の形態3において、実施の形態2のようにGPS測位端末1及びGPS測位装置2にそれぞれ無線通信部15,16又は有線通信部を設けてもよい。これにより、GPS測位端末1からGPS測位装置2に伝搬時間を無線通信又は有線通信により送信することができる。
Moreover, in
実施の形態4.
図11は、本発明の実施の形態4に係るGPS測位システムを示す図である。実施の形態1に比べて、GPS測位端末1の情報算出部5が省略されている。図12は、本発明の実施の形態4に係る位置算出部を示す図である。位置算出部9は、伝播時間算出部10と、擬似距離算出部11と、送信時刻算出部12と、衛星位置算出部13と、端末位置算出部14とを有する。
FIG. 11 is a diagram showing a GPS positioning system according to
GPS測位端末1の記憶部6が位相制御量と同期検出時刻を記憶し、それをGPS測位装置2のデータ読み出し部7が読み出す。そして、GPS測位装置2の位置算出部9が、この位相制御量に基づいて伝播時間と擬似距離を算出する。その他の構成は実施の形態1と同様である。これにより、実施の形態1よりも更にGPS測位端末1の処理負担を軽減することができる。
The
また、実施の形態3において、実施の形態2のようにGPS測位端末1及びGPS測位装置2にそれぞれ無線通信部15,16又は有線通信部を設けてもよい。これにより、GPS測位端末1からGPS測位装置2に位相制御量を無線通信又は有線通信により送信することができる。
Moreover, in
実施の形態5.
図13は、本発明の実施の形態5に係るGPS測位システムを示す図である。実施の形態1に比べて、GPS測位端末1の情報算出部5が省略されている。図14は、本発明の実施の形態5に係る位置算出部を示す図である。位置算出部9は、送信時刻算出部12と、衛星位置算出部13と、伝播時間算出部10´と、擬似距離算出部11と、端末位置算出部14とを有する。
FIG. 13 is a diagram showing a GPS positioning system according to
GPS測位端末1の記憶部6が同期検出時刻だけを記憶し、それをGPS測位装置2のデータ読み出し部7が読み出す。そして、GPS測位装置2の位置算出部9の送信時刻算出部12が、同期検出時刻と航法メッセージに基づいて送信時刻を算出する。次に、伝播時間算出部10´が同期検出時刻から送信時刻を減ずることで伝播時間を算出する。次に、擬似距離算出部11が擬似距離を算出する。その他の構成は実施の形態1と同様である。これにより、実施の形態1よりも更にGPS測位端末1の処理負担を軽減することができる。
The
また、実施の形態5において、実施の形態2のようにGPS測位端末1及びGPS測位装置2にそれぞれ無線通信部15,16又は有線通信部を設けてもよい。これにより、GPS測位端末1からGPS測位装置2に同期検出時刻を無線通信又は有線通信により送信することができる。
Moreover, in
実施の形態6.
図15は、本発明の実施の形態6に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための図である。GPS測位端末1は、GPS測位装置2から規定の間隔(例えば1秒間隔)で送信されるフレーム信号に同期して、GPS測位装置2に対して送受信を行う。このフレーム信号の先頭には、フレーム番号が付してあり、その後にデータが続く。
FIG. 15 is a diagram for explaining a calculation method of synchronization detection time according to the sixth embodiment of the present invention. The
また、GPS測位端末1からGPS測位装置2にデータを通知するのにも数秒以上の時間がかかる場合があるので、GPS測位端末1が同期検出した信号をGPS測位装置2が特定するのにフレーム番号を利用する。また、GPS測位装置2は比較的安定度の高い発振器を有しており、この発振器のクロックを用いた正確な時計を基にフレーム信号が作られる。
In addition, since it may take several seconds or more to notify the
そこで、本実施の形態では、同期検出時刻算出部4は、無線通信部16が無線通信を行う際のフレームタイミングを基準として、その基準から同期検出信号が測定されるまでGPS測位端末1の発振器のクロックによりカウントすることで同期検出時刻を算出する。これにより、GPS測位端末1の発振器の安定度がGPS測位装置2の発振器の安定度に比べて低い場合でも、GPS測位装置2の発振器の安定度に準じた比較的正確な同期検出時刻を算出することができる。なお、本実施の形態の同期検出時刻の算出方法は実施の形態2の装置に適用でき、実施の形態3〜5に実施の形態2のように無線通信部15,16を設けた装置にも適用できる。
Therefore, in the present embodiment, the synchronization detection
ここで、フレーム番号はフレーム毎にインクリメントされていく。この際に、例えばフレーム番号が毎日0時に0クリアされフレーム毎にインクリメントする場合、同期検出時刻算出部4はフレーム番号及び既知のフレーム信号間隔時間から直接に正確な時刻を換算することができる。従って、同期検出時刻算出部4は正確な同期検出時刻を得ることができる。
Here, the frame number is incremented for each frame. At this time, for example, when the frame number is cleared to 0:00 every day and incremented for each frame, the synchronization detection
実施の形態7.
例えばフレーム番号が一定周期でインクリメントするだけの場合、同期検出時刻算出部4はフレーム番号から直接に正確な時刻を換算することはできない。この場合は、GPS測位端末1の同期検出時刻算出部4は、同期検出信号を入力して測定し、フレームタイミングを基準として、その基準から同期検出信号が測定されるまでカウントしてカウント値を算出し、基準としたフレームタイミングに対応するフレーム番号とカウント値を出力する。そして、GPS測位端末1からGPS測位装置2に、同期検出時刻の代わりに、フレーム番号とカウント値を通知する。そして、それに基づいてGPS測位装置2側で同期検出時刻を計算する。この場合のGPS測位装置の構成について以下に説明する。なお、フレーム番号が毎日0時に0クリアされフレーム毎にインクリメントする場合でも本方法が適用可能であることは言うまでもない。
For example, when the frame number is only incremented at a constant period, the synchronization detection
図16は、本発明の実施の形態7に係るGPS測位装置を示す図である。GPS測位装置2は、同期検出時刻算出部18を更に有する。なお、GPS測位装置2側の同期検出時刻算出部18は、GPSサーバ内に設けられるが、基地局内に設けられてもよい。GPS信号受信部3は、航法メッセージからGPS時刻を算出し、同期検出時刻算出部18に送る。
FIG. 16 is a diagram showing a GPS positioning apparatus according to
図17は、本発明の実施の形態7に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための更に詳細な図である。無線通信部16は、GPS測位端末1からフレーム番号とカウント値を受信する。同期検出時刻算出部18は、無線通信部16からフレーム番号とカウント値を入力し、更にネットワーク基地局内でのフレーム情報を入力し、図16に示すように正確なGPS時刻を基準として同期検出時刻を算出する。そして、対応するGPS信号を特定し、実施の形態1〜4と同様に測位演算を行う。このようにフレーム番号から直接に時刻を換算できない場合でも、GPS測位装置2で正確なGPS時刻との対応付けを行うことで、同期検出時刻を算出することができる。
FIG. 17 is a more detailed diagram for explaining the method of calculating the synchronization detection time according to the seventh embodiment of the present invention. The
図18は、本発明の実施の形態7に係るGPS測位装置の変形例を示す図である。無線通信の基地局である無線通信部16から直接にフレーム情報が得られない場合、GPS測位装置2側に、GPS測位端末1の無線通信部15と同じ機能を有する無線端末通信部19を設け、この無線端末通信部19により基地局から発信されるフレーム情報を受信し、GPS時刻と対応づけてもよい。このように無線通信部16から直接にフレーム情報が得られない場合でも、無線端末通信部19から得られるフレーム情報と、無線通信部16によりGPS測位端末1から受信するフレーム番号とカウント値とから、上記と同様に同期検出時刻を算出することができる。ここで、図18の実施の形態の場合に図17を対応させると、「サーバが基地局から取得したフレーム情報」は「サーバが無線端末通信部から取得したフレーム情報」に書き換えられた図になる。
FIG. 18 is a diagram showing a modification of the GPS positioning device according to
1 GPS測位端末
2 GPS測位装置
3 GPS信号受信部(第1のGPS信号受信部)
4 同期検出時刻算出部
5 情報算出部
6 記憶部
7 データ読み出し部
8 GPS信号受信部(第2のGPS信号受信部)
9 位置算出部
15 無線通信部(第1の通信部)
16 無線通信部(第2の通信部)
sk GPS衛星
DESCRIPTION OF
4 synchronization detection
9 Position calculation unit 15 Wireless communication unit (first communication unit)
16 Wireless communication unit (second communication unit)
sk GPS satellite
Claims (6)
前記同期検出信号を入力して測定し、前記同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する同期検出時刻算出部と、
前記位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを記憶する記憶部とを有することを特徴とするGPS測位端末。 A GPS signal receiving unit that detects a GPS signal transmitted from a GPS satellite, outputs a synchronization detection signal indicating that the GPS signal has been detected, and a phase control amount when the GPS signal is synchronously detected;
A synchronization detection time calculating unit that inputs and measures the synchronization detection signal and calculates the measurement time of the synchronization detection signal as a synchronization detection time;
A GPS positioning terminal comprising: a storage unit that stores the phase control amount or information related thereto and the synchronization detection time.
前記記憶部は、前記位相制御量に関連する情報として、前記伝播時間又は前記擬似距離を記憶することを特徴とする請求項1に記載のGPS測位端末。 An information calculation unit that calculates a propagation time of the GPS signal from the GPS satellite to the GPS positioning terminal or a pseudo distance from the GPS satellite to the GPS positioning terminal based on the phase control amount;
The GPS positioning terminal according to claim 1, wherein the storage unit stores the propagation time or the pseudo distance as information related to the phase control amount.
GPS測位装置とを備え、
前記GPS測位装置は、
前記記憶部にアクセスして前記記憶部から前記位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを読み出すデータ読み出し部と、
前記GPS信号を受信して前記GPS信号の航法メッセージを検出する第2のGPS信号受信部と、
前記同期検出時刻に基づいて前記GPS衛星が前記GPS信号を送信した送信時刻を算出し、前記航法メッセージに基づいて前記送信時刻における前記GPS衛星の位置を算出し、前記位相制御量又はそれに関連する情報と前記GPS衛星の位置に基づいて前記GPS測位端末の位置を算出する位置算出部とを有することを特徴とするGPS測位システム。 A GPS positioning terminal according to claim 3;
With a GPS positioning device,
The GPS positioning device is
A data reading unit that accesses the storage unit and reads the phase control amount or information related thereto and the synchronization detection time from the storage unit;
A second GPS signal receiving unit that receives the GPS signal and detects a navigation message of the GPS signal;
Calculates the transmission time when the GPS satellite transmits the GPS signal based on the synchronization detection time, calculates the position of the GPS satellite at the transmission time based on the navigation message, and the phase control amount or related thereto A GPS positioning system, comprising: a position calculating unit that calculates the position of the GPS positioning terminal based on information and the position of the GPS satellite.
前記GPS測位端末と通信するGPS測位装置とを備え、
前記GPS測位装置は、
前記GPS測位端末から送信された前記位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを受信する第2の通信部と、
前記GPS信号を受信して前記GPS信号の航法メッセージを検出する第2のGPS信号受信部と、
前記同期検出時刻に基づいて前記GPS衛星が前記GPS信号を送信した送信時刻を算出し、前記航法メッセージに基づいて前記送信時刻における前記GPS衛星の位置を算出し、前記位相制御量又はそれに関連する情報と前記GPS衛星の位置に基づいて前記GPS測位端末の位置を算出する位置算出部とを有することを特徴とするGPS測位システム。 A GPS positioning terminal according to claim 4;
A GPS positioning device that communicates with the GPS positioning terminal;
The GPS positioning device is
A second communication unit that receives the phase control amount or information related thereto transmitted from the GPS positioning terminal, and the synchronization detection time;
A second GPS signal receiving unit that receives the GPS signal and detects a navigation message of the GPS signal;
Calculates the transmission time when the GPS satellite transmits the GPS signal based on the synchronization detection time, calculates the position of the GPS satellite at the transmission time based on the navigation message, and the phase control amount or related thereto A GPS positioning system, comprising: a position calculating unit that calculates the position of the GPS positioning terminal based on information and the position of the GPS satellite.
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