JP2013181803A - マルチパス検出装置、信号処理装置、ｇｎｓｓ受信機、同ｇｎｓｓ受信機を備える情報端末機器、マルチパス検出方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ確実にマルチパス信号の判定を行う。
【解決手段】マルチパス検出装置３００において、相関値記憶部３０１は、各相関器３１より出力された所定時間分の複数の相関値を記憶する。評価値算出部３０２，３０３は、複数の相関器３１から出力された相関値のうち、ピーク位相に対して早い側の位相にある相関値のばらつきを示す第１評価値σＥと、ピーク位相に対して遅い側の位相にある相関値のばらつきを示す第２評価値σＬとを算出する。評価値比較部３０４は、第１評価値σＥと第２評価値σＬとを比較する。マルチパス判定部３０５は、評価値比較部による比較の結果に応じて、マルチパス信号の有無を判定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ＧＰＳ衛星からの受信信号におけるマルチパス信号を検出する技術に関する。

測位用信号を利用した測位システムとして、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯電話やカーナビゲーション装置等に内蔵される測位装置として利用されている。ＧＰＳ衛星から送出される信号（衛星信号）は、ＧＰＳ衛星に固有のＣ（Coarse）／Ａ(Acquisition)コード等の擬似ランダム符号で位相変調が行われている。そのため、ＧＰＳ受信機(ＧＮＳＳ受信機)では、一般に、変調に用いられる擬似ランダム符号と同一の擬似ランダム符号（レプリカ）を生成し、そのレプリカで衛星信号を復調する処理を行っている。

従来の衛星信号の復調処理として、ＧＰＳ受信機では、位相の異なる３種類のレプリカ（Ｅａｒｌｙ, Ｐｕｎｃｔｕａｌ, Ｌａｔｅ）を生成し、衛星信号と各レプリカとの相関に基づいて、衛星信号の追尾／捕捉処理（トラッキング）を行うようにしている。

ところで、衛星信号を用いた測位においては、誤差が発生する主要な要因の１つとして、マルチパス信号がある。マルチパス信号とは、衛星信号の発信源であるＧＰＳ衛星から受信機が直接受信する直接波に、建物や地面等に反射した反射波、障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波が重畳してマルチパス信号として受信される信号である。この間接波がエラー信号となって衛星信号の復調が困難となる。従って、衛星からの受信信号にマルチパス信号が含まれているかどうか判定することは、測位の精度を向上させるために重要になる。

このマルチパスの判定を行う技術として、種々の技術が提案されている。例えば、Ｃ／Ａコードとの相関演算結果を基に算出した二つのパラメータについて、所定の範囲内であるかどうかを判定することにより、マルチパス信号を判定する方法が示されている（例えば、特許文献１参照）。なお、二つのパラメータとして、受信信号におけるＰｕｎｃｔｕａｌ位相の相関値とＰｕｎｃｔｕａｌ位相からＮ（０＜Ｎ＜１）チップだけ進んだ位相での相関値との比率である「ＰＥ値」と、Ｅａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値をＩＱ座標平面においてプロットした場合の、原点ＯからＥａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値それぞれの位置に向う位置ベクトルの成す角度である「ベクトル角」を用いている。

また、その他にも、Ｃ／Ａコードの相関値の位相の左右対称性に基づき、誤差を検出する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−１５９２６１号公報 特開２０１０−２８１６６７号公報

しかしながら、上記従来例においては、Ｃ／Ａコードの相関値の位相の左右対称性を評価するため、マルチパス信号を判定するためのパラメータの演算等を行わなければならない。また、受信信号におけるＣ／Ａコードの相関値の位相の左右対称性という基準のみでは、マルチパス信号が混入していることは検知できても、直接波を追尾しているのか、マルチパス信号を追尾しているのかまでは判別することができない。

そこで、本発明は、簡単且つ確実にマルチパス信号の判定を行うことを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一つの観点によれば、疑似雑音コードにより変調された測位用衛星からの受信信号と所定の位相差をもって出力された前記疑似雑音コードのレプリカ信号との相関演算をそれぞれ行い、各相関値を出力する複数の相関器を備えたマルチパス検出装置であって、相関値記憶部と、評価値算出部と、評価値比較部と、マルチパス判定部と、を備えるマルチパス検出装置が提供される。相関値記憶部は、各相関器より出力された所定時間分の複数の相関値を記憶する。評価値算出部は、複数の相関器から出力された相関値のうち、ピーク位相に対して早い側の位相にある相関値のばらつきを示す第１評価値と、ピーク位相に対して遅い側の位相にある相関値のばらつきを示す第２評価値とを算出する。評価値比較部は、第１評価値と第２評価値とを比較する。マルチパス判定部は、評価値比較部による比較の結果に応じて、マルチパス信号の有無を判定する。

ここでは、複数の相関器から出力された相関値のうち、ピーク位相に対して早い側の位相にある相関値のばらつきを示す第１評価値と、ピーク位相に対して遅い側の位相にある相関値のばらつきを示す第２評価値とを算出し、第１評価値と第２評価値とを比較し、その比較結果に応じて、受信信号に基づく測位を行うかどうかを決定する。これにより、簡単且つ確実にマルチパス信号の判定を行うことができる。

上記マルチパス検出装置においては、マルチパス判定部は、評価値比較部による比較の結果、第１評価値と第２評価値とに差がないと判定した場合、又は第２評価値が第１評価値より大きいと判定した場合、受信信号が利用可能であると判定してもよい。またこの場合、マルチパス判定部は、第２評価値が第１評価値より所定のしきい値以上大きいと判定した場合、受信信号が利用可能であると判定してもよい。

或いは、上記マルチパス検出装置においては、マルチパス判定部は、評価値比較部による比較の結果、第１評価値が第２評価値より大きいと判定した場合、受信信号の利用を禁止するようにしてもよい。またこの場合、マルチパス判定部は、第１評価値が第２評価値より所定のしきい値以上大きいと判定した場合、受信信号の利用を禁止するようにしてもよい。

上記マルチパス検出装置は、測位状況に応じて、マルチパス信号の検出を行うかどうかを判定するマルチパス検出判定部を更に備えていてもよい。

上記マルチパス検出装置においては、第１評価値及び第２評価値は、上記各相関器より出力された所定時間分の複数の相関値の標準偏差であってもよい。

本発明の別の観点によれば、上記マルチパス検出装置と、複数の相関器と、受信信号に基づく測位を行う測位演算部と、を備える信号処理装置が提供される。

上記信号処理装置においては、複数の相関器は、ピーク位相に対して早い側の位相にある相関値を出力する複数の相関器と、ピーク位相に対して遅い側の位相にある相関値を出力する複数の相関器とを含んでいてもよい。

本発明の更に別の観点によれば、上記信号処理装置と、測位用衛星からの信号を受信するアンテナと、を備える、ＧＮＳＳ受信機が提供される。

本発明の更に別の観点によれば、上記ＧＮＳＳ受信機と、測位演算部の測位演算結果を用いて所定のアプリケーションを実行するアプリケーション処理部と、を備える情報端末機器が提供される。

本発明の更に別の観点によれば、疑似雑音コードにより変調された測位用衛星からの受信信号と所定の位相差をもって出力された疑似雑音コードのレプリカ信号との相関演算をそれぞれ行う複数の相関器より取得した相関値に基づき、マルチパス信号の検出を行うマルチパス検出方法であって、次の手順を備えるマルチパス検出方法が提供される。

・各相関器より出力された所定時間分の複数の相関値を相関値記憶部に記憶する相関値記憶ステップ
・複数の相関器から出力された相関値のうち、ピーク位相に対して早い側の位相にある相関値のばらつきを示す第１評価値と、ピーク位相に対して遅い側の位相にある相関値のばらつきを示す第２評価値と、を算出する算出ステップ
・第１評価値と第２評価値とを比較する比較ステップ
・比較ステップにおける比較の結果に応じて、マルチパス信号の有無を判定するマルチパス判定ステップ
本発明の更に別の観点によれば、上記マルチパス検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、簡単且つ確実にマルチパス信号の判定を行うことができる。

相関値のピーク検出について説明するための図である。 本実施形態に係るマルチパス検出方法を説明するための図である。 本実施形態に係るマルチパス検出方法を説明するための図である。 本実施形態に係るマルチパス検出方法を説明するための図である。 本実施形態に係るＧＰＳ受信機の構成を示す図である。 同ＧＰＳ受信機のマルチパス検出部の構成を示す図である。 同マルチパス検出部による処理を示すフローチャートである。 所定期間における評価値の比較結果をプロットしたグラフである。 マルチパス信号と相関値のばらつきとの関係を説明するための図である。 上記所定期間に測定した擬似距離の誤差をプロットしたグラフである。 上記実施形態の変形例によるマルチパス検出部の処理を示すフローチャートである。

＜１ 実施形態＞
＜１．１ マルチパス信号の判定＞
＜１．１．１ 相関値の出力＞
まず、本実施形態に係るマルチパス判定を行うための相関値の出力について説明する。本実施形態においては、測位用衛星からの信号（衛星信号）の追尾／捕捉処理（トラッキング）を行うために出力される相関値を利用してマルチパス信号の検出を行う。

測位用のＧＰＳ衛星３（図５）は常にその位置が変化しており、ＧＰＳ衛星３とＧＰＳ受信機１（図５）との間の距離である擬似距離もそれに応じて変化している。このため、ＧＰＳ受信機１では、擬似距離の変化に対応するために、衛星信号の追尾／捕捉処理を行う。

ＧＰＳ受信機１は、ＧＰＳ衛星３から送出される測位用信号であるＧＰＳ衛星信号の捕捉を、Ｃ／Ａコードと呼ばれる拡散符号を用いて行う。ＧＰＳ衛星信号は、相関器３１（図５）を用いて、拡散符号であるＣ／Ａコードで拡散変調されている。ＧＰＳ受信機１では、このＧＰＳ衛星信号の受信信号と、ＧＰＳ衛星信号のＣ／Ａコードを模擬したレプリカコードとの相関演算を行う。

図１は、相関演算により出力された相関値を用いて最大（ピーク）となる位相（ピーク位相）の検出を行う場合の例を示す。同図では、横軸をコード位相、縦軸を相関値として、Ｃ／Ａコードの相関値の一例を示している。後述するベースバンド部３０の相関器３１（図５）は、レプリカコードの周波数及び位相をずらしながら相関演算を行う。相関演算により得られる相関値は、レプリカコードの周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つ、レプリカコードの位相と受信信号の位相とが一致した場合に最大となる。

具体的には、図１（ａ）に示すように６組の相関器の出力値、つまり相関値を利用する場合、各相関値がＥａ＝Ｌａ、Ｅｂ＝Ｌｂ、Ｅｃ＝Ｌｃであれば、Ｃ／Ａコードの相関値は、ピーク値を頂点とする左右対称の略三角形の形状で表される。これは、位置制御量が擬似距離と一致している状態であることを示し、衛星信号が適切に追尾されていることになる。この状態が続くようにフィードバック制御をかけることにより、衛星信号の追尾／捕捉処理が行われる。

図１（ｂ）に示すように、各相関値がＥａ＞Ｌａ、Ｅｂ＞Ｌｂ、Ｅｃ＞Ｌｃであれば、位相が遅れていることになるため、位相を進ませる制御が行われる。逆に、図１（ｃ）に示すように、各相関値がＥａ＜Ｌａ、Ｅｂ＜Ｌｂ、Ｅｃ＜Ｌｃであれば、位相が進んでいることになるため、位相を遅らせる制御が行われる。

なお、Ｃ／ＡコードはＧＰＳ衛星毎に異なるコードが予め規定されており、これにより、受信信号から所望のＧＰＳ衛星信号を分離・捕捉することが可能となっている。また、最大となった相関値が一定値に満たない場合には、ピークとは判定されず、捕捉対象衛星信号ではないと判定される。この場合には、捕捉対象とする衛星信号を変えて、再度、相関演算が行われる。
＜１．１．２ マルチパス信号の判定方法＞
次に、本実施形態に係るマルチパス信号の判定方法の概要について説明する。なお、このマルチパス信号の判定は、上述した衛星信号が追尾／捕捉制御がなされている状態の信号に対して行う。

本実施形態においては、図１に示す６点（Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｌａ、Ｌｂ，Ｌｃ）の相関値を所定時間分取得し、後述するように記憶しておく。蓄積した６点の相関波形をプロットすると、ばらつきが生じる。このばらつきには、ＧＰＳ受信機１が追尾する信号に応じて、次のような傾向がある。

図２（ａ）に示すように受信信号にマルチパス信号が混入していない場合、図２（ｂ）に示すように、相関波形のＥａｒｌｙ側（ピーク位相に対して位相が早い側）とＬａｔｅ側（ピーク位相に対して位相が遅い側）のばらつきは略同じ程度となる。

図３（ａ）に示すように、受信信号にマルチパス信号が混入しているもののＧＰＳ受信機１が直接波を追尾している場合、図３（ｂ）に示すように相関波形のＥａｒｌｙ側のばらつきに対してＬａｔｅ側のばらつきが大きくなる．これは、マルチパス信号が直接波よりも遅延してアンテナに届き、またマルチパス信号の振幅，遅延量は時間とともに変化するためである。

一方、図４（ａ）に示すように、受信信号にマルチパス信号が混入しており、且つＧＰＳ受信機１がマルチパス信号を追尾してしまっている場合は、図４（ｂ）に示すように相関波形のＬａｔｅ側のばらつきに対してＥａｒｌｙ側のばらつきが大きくなる。これは、ＧＰＳ受信機１がマルチパス信号を追尾しているため、相関波形上では直接波があたかもマルチパス信号のように振る舞い、結果として，Ｅａｒｌｙ側のばらつきが大きくなるためである。

本実施形態においては、相関値のＥａｒｌｙ側のばらつきとＬａｔｅ側のばらつきとに偏りがあるかどうかを判定し、その判定結果に応じて受信信号にマルチパス信号が混入しているかどうか、またＧＰＳ受信機１が誤ってマルチパス信号を追尾していないかどうか、を判定する。具体的には、相関値のＬａｔｅ側のぱらつきを示す評価値である標準偏差σＬと、Ｅａｒｌｙ側のばらつきを示す評価値である標準偏差σＥとの差σＬ−σＥを求める。そして、σＬ−σＥ≧０又は０の近似値であればＧＰＳ受信機は直接波を追尾していると判定し、σＬ−σＥ＜０又は近似値であればマルチパス信号を追尾していると判定する。そして、直接波を追尾していると判定された場合のみ、当該受信信号が利用可能であると判定する、つまり当該受信信号が利用に十分な信頼度を有すると判定する。これにより、当該受信信号を測位に使用すれば、その結果測位の精度を向上させることができる。

以下、上記実施形態を実施するための具体的な構成及び機能について説明する。
＜１．２ ＧＰＳ受信機＞
以下、本発明のＧＮＳＳ受信装置の一実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態に係るＧＮＳＳ受信機は、例えばＧＰＳに用いられるＧＰＳ受信機１である。

図５は、ＧＰＳ受信機１の概略構成の一例を示すブロック図である。

このＧＰＳ受信機１において、アンテナ１０は、ＧＰＳ衛星３から送出される高周波信号（衛星信号）を受信する。ＧＰＳ衛星３から送出される高周波信号は、一般的にはＬ１帯（中心周波数１５７５．４２Ｈｚ）であり、Ｃ／Ａコード（所定のコードの一例）で変調されている。なお、Ｌ１帯ではなくＬ２帯（中心周波数１２２７．６Ｈｚ）等の周波数を有する高周波信号、又は、Ｐコード等のコードで変調されている高周波信号の場合も、本実施形態によるＧＰＳ受信機１は同様の構成をとることが可能である。なお、図５では、説明の便宜上、１基の衛星のみを示している。

図５に示すＧＰＳ受信機１は、アンテナ１０、ＲＦ部２０、及びベースバンド部（信号処理装置の一例）３０を備える。

ＧＰＳ受信機１はまた、情報端末機器４０に接続されている。情報端末機器４０とは、所定の通信や情報処理を行なう情報通信装置を備えた、例えば携帯端末や移動体端末を含むコンピュータ機器等（情報端末機器）である。ここで接続とは有線、無線のいずれによって接続されてもよく、またＧＰＳ受信機１が情報端末機器４０に内蔵されている場合も含む。

アンテナ１０は、ＧＰＳ衛星３から送出される高周波信号（衛星信号）を受信し、ＲＦ部２０に出力する。
＜１．２．１ ＲＦ部＞
図５に示すように、ＲＦ部２０は、高周波増幅部２１、ミキサ２２、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）２３、Ａ／Ｄ変換器２４、基準周波数源２５、周波数シンセサイザ２６及びＡ／Ｄ変換器２７を備える。

高周波増幅器２１は、アンテナ１０により受信した高周波信号を増幅する。なお、図示されていないが、高周波信号の雑音を少なくするために、高周波増幅器２１の前段、または、アンテナ１０内において、ＬＡＡ（Low Noise Amplifier）を設けるようにしてもよい。

ミキサ２２は、高周波増幅部２１の出力信号を周波数シンセサイザ２６から出力されるローカル信号と混合し、高周波増幅部２１の出力信号を中間周波数、又は、ベースバンド周波数に変換する。

ＡＧＣ２３は、ミキサ２２の出力信号が一定のレベルとなるようにミキサ２２の利得を調整するように構成されている。なお、図示例では、ＡＧＣ２３がミキサ２２の利得を調整する場合について示しているが、高周波増幅部２１の出力を調整する構成とすることも可能である。

Ａ／Ｄ変換器２４は、ミキサ２２の出力信号を２値等のデジタル信号に変換して中間周波数信号を出力する。

基準周波数源２５は、基準となる周波数を周波数シンセサイザ２６に供給する。ＧＰＳ受信機１では一般に高い周波数安定度が求められるため、基準周波数源２５としては、例えば、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）等が用いられる。

周波数シンセサイザ２６は、基準周波数源２５から供給される周波数を有する信号から、上述したローカル信号及びクロックを生成する。周波数シンセサイザ２６としては、例えば、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）等を含むＰＬＬ（Phase Lock Loop）回路が用いられる。

Ａ／Ｄ変換器２７は、周波数シンセサイザ２６から出力されるアナログ信号のクロックをデジタル信号に変換して、上述したクロック信号として出力する。
＜１．２．２ ベースバンド部＞
ベースバンド部３０は、ＲＦ部２０からデータ信号とクロック信号を入力し、データ信号をデコードし、ＧＰＳ受信機１の位置の測位を行う。以下、ベースバンド部３０の詳細な構成について説明する。

なお、ＲＦ部２０及びベースバンド部３０は１チップの集積回路で構成されていてもよいし、それぞれ別々のチップで構成されていてもよい。

図５に示すベースバンド部３０は、一例であるが、相関器３１と、ＰＬＬ３２と、ＣＰＵ３３と、ＵＡＲＴ３４と、メモリインターフェース３５と、ＲＯＭ３６と、ＲＡＭ３７と、ＲＴＣ３８と、を備える。

相関器３１は、一定の間隔（位相差）をもって配された複数の相関器から構成され、ＣＰＵの設定にしたがって動作し、上述のようにＣ／Ａコードの相関値を出力する。なお、本実施形態では、上述のようにＥａｒｌｙ側の３つの相関器の出力値と、Ｌａｔｅ側の相関器の出力値とを利用してマルチパス信号の検出を行う。なお、相関器３１のＥａｒｌｙ側の各出力又はＬａｔｅ側の各出力は、一定の間隔である必要はなく、異なる間隔であってもよい。

ＰＬＬ３２は、ＲＦ部２０から入力されたクロック信号をＣＰＵ３３に出力する。

ＣＰＵ３３は、ＰＬＬ３２から入力されたクロック信号に基づき動作し、衛星信号の追尾／捕捉処理、航法メッセージデータのデコードや管理、測位計算、衛星の位置予測計算等を行う。

ＵＡＲＴ３４は、ＧＰＳ受信機１に接続された情報端末機器４０との間のデータの入出力等を行う。メモリインターフェース３５は、外部メモリとのインターフェースとして機能する。ＲＯＭ３６は、マスクＲＯＭやフラッシュＲＯＭとして構成され、所定のプログラム等を格納する。ＲＡＭ３７は、バッテリバックアップ領域等を有する。ＲＴＣ３８（Realtime Clock）は、電源投入時に参照され、ＣＰＵ３３はこの時刻を利用してＧＰＳ衛星の位置予測計算を行う。

なお、上記ベースバンド部３０の構成は一例に過ぎず、その他の構成であってもよい。
＜１．３ マルチパス検出部＞
＜１．３．１ マルチパス検出部の構成＞
図６は、本実施形態に係るマルチパス検出部（マルチパス検出装置の一例）３００の構成を概略的に示すものである。

マルチパス検出部３００は、相関値記憶部３０１と、Ｅ側標準偏差算出部３０２（評価値算出部の一例）と、Ｌ側標準偏差算出部３０３（評価値算出部の一例）と、標準偏差比較部３０４（評価値比較部の一例）と、マルチパス判定部３０５と、を備える。

相関値記憶部３０１は、上述した相関器３１により出力された所定時間分の相関値を記憶する。なお、所定時間分の相関値とは、例えば、現時点（測位時点）より遡って１分間に取得し記憶した相関値を利用する。なお、この所定時間は任意であり、測位状況（例えば、受信機の移動速度等）に応じて設定するようにしてもよい。

Ｅ側標準偏差算出部３０２は、相関値記憶部３０１より、Ｅａｒｌｙ側の所定時間分の複数の相関値Ｅ_１〜Ｅ_ｎ、つまり相関器毎にｎ個（複数）の相関値を取得し、そのばらつきを示す標準偏差σＥを算出する。本実施形態においては、図１に示すように、Ｅａｒｌｙ側の３つの相関器を用いるため、各相関器の出力値Ｅａ_１〜ｎ，Ｅｂ_１〜ｎ，Ｅｃ_１〜ｎの標準偏差σＥａ，σＥｂ，σＥｃをそれぞれ算出する。

Ｌ側標準偏差算出部３０３は、相関値記憶部３０１より、Ｌａｔｅ側の所定時間分の複数の相関値Ｌ_１〜Ｌ_ｎの相関値、つまり相関器毎にｎ個（複数）の相関値を取得し、そのばらつきを示す標準偏差σＬを算出する。本実施形態においては、図１に示すように、Ｌａｔｅ側では３つの相関器を用いるため、各相関器の出力値Ｌａ_１〜ｎ，Ｌｂ_１〜ｎ，Ｌｃ_１〜ｎの標準偏差σＬａ，σＬｂ，σＬｃをそれぞれ算出する。

なお、所定時間分の相関値とは、例えば、現時点（測位時点）より遡って１分間に取得し記憶した相関値を利用する。なお、この所定時間は任意であり、測位状況（例えば、受信機の移動速度等）に応じて設定するようにしてもよい。

標準偏差比較部３０４は、Ｅ側標準偏差算出部３０２の出力値σＥとＬ側標準偏差算出部３０３の出力値σＬとを比較し、その差分を出力する。

マルチパス判定部３０５は、標準偏差比較部３０４の出力値、つまりσＥとσＬの差分に基づき、受信信号にマルチパス信号が含まれているかどうか、またＧＰＳ受信機１が直接波を追尾しているかどうかを判定する。マルチパス判定部３０５は、ＧＰＳ受信機１が直接波を追尾している場合、測位演算部３３２に当該受信信号（データ信号）を用いて測位を行うことを決定し、測位演算部３３２に測位を指令する。

測位演算部３３２は、ＧＰＳ受信機１の位置を測位するための演算を行う。具体的には、ＧＰＳ衛星３から送られたデータの時刻とＧＰＳ受信機１が受信した同データの受信時刻との時間差から擬似距離を測定し、遅延量等の誤差に応じて擬似距離を補正した後、測位結果を情報端末機器４０に出力して測位を完了する。

なお、上記各部の機能は、図５に示すＣＰＵ３３がＲＯＭ３６等のメモリに格納された所定のプログラムやデータを読み込み実行することにより実現される。
＜１．３．２ マルチパス検出部による処理＞
以下、マルチパス検出部３００による処理について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１０１：ＧＰＳ衛星３から送信された衛星信号がＧＰＳ受信機１のアンテナ１０によって受信される。

ステップＳ１０２：受信信号は、ＲＦ部２０を介してデジタル信号に変換され、ベースバンド部３０の相関器３１に入力されて、相関値が出力される。出力された相関値に基づき、追尾／捕捉処理により位相制御が行われる。

ステップＳ１０３：一方で、相関器３１より出力された相関値は、相関値記憶部３０１により記憶され、所定時間分が蓄積される。なお、蓄積された相関値は、メモリ資源をセーブするため下記の処理を終了後、或いは所定時間内に消去するようにしてもよい。

ステップＳ１０４：Ｅ側標準偏差算出部３０２及びＬ側標準偏差算出部３０３により、測位するかどうかが判断され、測位する場合はステップＳ１０５に進む。なお、測位するかどうかは、例えば、測位時間の到来、ユーザの入力や条件等に応じて生成された測位指令等の有無に応じて行われる。

ステップＳ１０５：Ｅ側標準偏差算出部３０２及びＬ側標準偏差算出部３０３により、Ｅａｒｌｙ側の標準偏差σＥ（σＥａ，σＥｂ，σＥｃ）とＬａｔｅ側の標準偏差σＬ（σＬａ，σＬｂ，σＬｃ）がそれぞれ算出される。

ステップＳ１０６：標準偏差比較部３０４によりσＥとσＬの差分が出力される。マルチパス判定部３０５により、その差分に基づいてマルチパス信号の有無が判定される。その結果、σＥとσＬの値の差がない（σＥ−σＬ≒０）と判定されれば、ステップＳ１０８に進む。

ここで、σＥとσＬの差分を出力するとは、σＥａとσＬａ、σＥｂとσＬｂ、σＥｃとσＬｃをそれぞれ比較する。なお、各値の比較結果にばらつきがある場合は、σＥａ−σＬａ≒０、σＥｂ−σＬｂ≒０、σＥｃ−σＬｃ≒０を全て満たしたときのみ、ステップＳ１０８に進むようにしてもよい。

σＥとσＬの値の差がないとは、σＥとσＬの値の差が０というだけでなく、０の近似値であってもよい。この場合、近似値の範囲は、相関器の配置やアナログ信号の帯域等に応じて予め設定される。

ステップＳ１０７：ステップＳ１０６においてσＥ−σＬ≒０と判定されなかった場合、σＥ＜σＬかどうかが判定される。その結果、σＥ＜σＬと判定されれば、ステップＳ１０８に進む。

なお、ここで、σＥ＜σＬと判定されるとは、σＥａ＜σＬａ、σＥｂ＜σＬｂ、且つσＥｃ＜σＬｃであることを意味する。

σＥ＜σＬと判定される場合、つまりＥａｒｌｙ側に比してＬａｔｅ側の相関値のばらつきが大きい場合は、受信信号にマルチパス信号が混入しているものの、ＧＰＳ受信機１は直接波を追尾していることになる（図３を参照）。従って、誤差は少ないと考えられるため、当該受信信号を測位に利用できるものと判断される。一方、σＥ＞σＬと判定される場合（σＥａ＞σＬａ、σＥｂ＞σＬｂ、且つσＥｃ＞σＬｃ）、つまりＬａｔｅ側に比してＥａｒｌｙ側の相関値のばらつきが大きい場合は、ＧＰＳ受信機１はマルチパス信号を追尾してしまっている可能性が高い（図４を参照）。従って、誤差は大きいと考えられるため、当該受信信号を測位に利用することを禁止する。

なお、σＥ＜σＬを判定する場合、σＬがσＥより所定のしきい値Ｔｈ以上大きいかどうか、つまりをσＥ＋Ｔｈ＜σＬかどうかを判定するようにしてもよい。この所定のしきい値Ｔｈは、相関器の配置やアナログ信号の帯域等に応じて設定する。

ステップＳ１０８：マルチパス判定部３０５から測位演算部３３２に測位指令が出され、測位演算部３３２は測位を行う。

なお、上記動作の流れは一例であり、各処理の内容や順序等は上記に限定されるものではない。

例えば、ステップＳ１０６でσＥ−σＬ≒０と判定されず、且つステップＳ１０７においてσＥ＜σＬと判定されなかった場合、マルチパス判定部３０５は測位演算部３３２に、当該部受信信号に基づく測位を禁止する指令を出すようにしてもよい。この場合、測位演算部３３２は、マルチパス判定部３０５の指令がない限りは、当該受信信号に基づく測位を行うように設定されているものとする。
＜１．４ 第１実施形態の特徴＞
本実施形態に係るマルチパス検出部３００によれば、ＧＰＳ受信機１の受信信号にマルチパス信号が混入しているかどうかを判定でき、その判定結果に応じて測位を行うことができるため、測位の精度を向上させることができる。

更に、本実施形態に係るマルチパス検出部３００によれば、ＧＰＳ受信機１が直接波でなくマルチパス信号を追尾してしまっているかどうかを判定できる。これにより、誤差の少ないと思われる受信信号のみを用いて測位を行うことができる。
＜１．５ 第１実施形態の効果＞
図８は、図１に示す６つの相関値を用いてσＬａ−σＥａ、σＬｂ−σＥｂ、σＬｃ−σＥｃの３つの値を、時間軸に沿ってプロットした図である。図９（ａ）は、図８に示す区間Ａ（σＥａ＞σＬａ、σＥｂ＞σＬｂ、且つσＥｃ＞σＬｃとなっている区間、以下σＥ＞σＬと表す）における相関波形の累積プロットを示す。図９（ｂ）は、図８に示す区間Ｂ（区間Ａと同様にσＥ＞σＬとなっている区間）における相関波形の累積プロットを示す。

図８においてσＥ＞σＬとなっている区間Ａ、Ｂでは、ＧＰＳ受信機１は直接波ではなくマルチパス信号を追尾している可能性が高い。従って、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、相関波形はＥａｒｌｙ側においてばらつきが大きくなる。

図１０は、図８と同じ時間軸に対して、測定した擬似距離の誤差を示す。同図に示すように、区間Ａ、Ｂでは、擬似距離の誤差が際立って大きくなっていることが分かる。

従って、本実施形態に係るマルチパス検出部３００は、σＥ＞σＬと判定された区間の受信信号は測位に用いないため、誤差の少ないと思われる受信信号のみを用いて測位を行うことができ、測位の精度を向上させることができる。
＜１．６ 第１実施形態の変形例＞
上記実施形態においては、マルチパス判定部３０５は、σＥ−σＬ≒０、つまりσＥａ−σＬａ≒０、σＥｂ−σＬｂ≒０、且つσＥｃ−σＬｃ≒０の場合（図７のステップＳ１０６）、又はσＥ＜σＬ、つまりσＥａ＜σＬａ、σＥｂ＜σＬｂ、且つσＥｃ＜σＬｃの場合（図７のステップＳ１０７）は、測位演算部３３２に当該受信信号に基づく測位を指令しているが、これに限定されない。代わりに、図１１に示すように、σＥ＞σＬかどうかのみを判定して、σＥ＞σＬであれば当該受信信号に基づく測位を禁止する指令を測位演算部３３２に出すようにしてもよい。この場合、測位演算部３３２は、マルチパス判定部３０５の指令がない限りは、当該受信信号に基づく測位を行うように設定されているものとする。

ステップＳ１１１〜Ｓ１１５：上記図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同じであるため説明を省略する。

ステップＳ１１６：マルチパス判定部３０５により、σＥとσＬの値をそれぞれ比較し、σＥ＞σＬと判定された場合、ステップＳ１１７に進み、σＥ＞σＬと判定されなかった場合、処理を終了する。

ここで、σＥ＞σＬを判定する場合、σＥがσＬより所定のしきい値Ｔｈ以上大きいかどうか、つまりをσＥ＋Ｔｈ＞σＬかどうかを判定するようにしてもよい。この所定のしきい値Ｔｈは、相関器の配置やアナログ信号の帯域等に応じて設定する。

ステップＳ１１７：マルチパス判定部３０５により、測位演算部３３２に対し当該受信信号に基づく測位を禁止する指令を出す。

また、当該変形例においては、測位演算部３３２がマルチパス判定部３０５の指令を受けて測位を行うように設定されている場合は、σＥ＞σＬでないと判定された場合に測位演算部３３２に当該受信信号に基づく測位を指令するようにしてもよい。
＜２．その他実施形態＞
＜２．１＞
上記実施形態においては、受信信号の相関値がσＥ＜σＬと判定された場合、当該受信信号に基づく測位を行っているが、測位を行わないようにしてもよい。
＜２．２＞
上記実施形態においては、測位を行う度にマルチパス信号の検出を行っているが、これに限定されない。マルチパス検出部３００は、測位状況に応じて、マルチパス検出を行うかどうかを判定するマルチパス検出判定部を設けてもよい。マルチパス検出判定部は、例えば、ＧＰＳ受信機１とＧＰＳ衛星との相対的な位置関係が前回の測位の時点からほとんど変らない場合（例えば前回の測位から数秒後）、或いは地図情報やカメラ等による光学的情報から視界良好と判断した場合を判定し、マルチパスの検出を行わすに測位を行うようにしてもよい。

なお、マルチパス検出判定部の機能は、図５に示すＣＰＵ３３がＲＯＭ３６等のメモリに格納された所定のプログラムやデータを読み込み実行することにより実現される。
＜２．３＞
上記実施形態においては、受信信号の利用の例として、マルチパス判定部３０５の判定結果に応じて受信信号に基づく測位を行うかどうかを決定しているが、これに限定されない。例えば、当該判定結果に応じて、当該受信信号を送信したＧＰＳ衛星からの信号を測位演算に使用するかどうかの判定を行うこともできる。また、当該判定結果に応じて、当該ＧＰＳ衛星の重み付けの変更或いは当該受信信号の補正等の判定を行うこともできる。
＜２．４＞
上記実施形態においては、相関器３１の数はＥａｒｌｙ側及びＬａｔｅ側にそれぞれ３つずつ配しているが、これより多くても少なくてもよい。例えば、Ｅａｒｌｙ側及びＬａｔｅ側にそれぞれ１つずつ（例えば、Ｅａ，Ｌａ）配するようにしてもよい。この場合、使用する資源を少なくすることができ、ＧＰＳ受信機１もコンパクトに設計できる。また、使用する資源に余裕がある場合は相関器の数を増やしてもよい。

また、相関器の配置は、相関値のピーク位相に対して対称であることに限られず、非対称であってもよい。
＜２．５＞
上記実施形態においては、資源を節約するため、追尾／捕捉処理に使用する相関器を利用して相関値を取得しているが、資源に余裕があればマルチパス検出用に別途相関器を設けてもよい。
＜２．６＞
上記実施形態においては、相関値のぱらつきを示す評価値として標準偏差を算出しているが、これに限定されない。例えば相関値の分散やその他これに類する値を算出してもよい。
＜２．７＞
上記実施形態に係るＧＰＳ受信機１は例示に過ぎず、これに基づいて以下に示すような変更を行うことが可能である。

上記各実施形態では、本発明のＧＮＳＳ受信機の一例としてＧＰＳ受信機１を適用した場合について説明したが、受信機の他の例として、測位システムからの衛星信号を利用可能な受信機であればよく、例えば、ガリレオ（Galileo Positioning System）に適用されるＧＮＳＳ受信機等でもよい。
＜２．８＞
上記実施形態では、アンテナ１０、ＲＦ部２０およびベースバンド部３０を備えるＧＰＳ受信機１について示しているが、本発明は、例えばベースバンド部３０のみを備える形態（例えば、集積回路、半導体、モジュール、チップ）、または、ＲＦ部２０およびベースバンド部３０のみを備える形態（例えば、集積回路、半導体、チップ、モジュール）と適用することも可能である。
＜２．９＞
上記実施形態においては、マルチパス検出部３００は装置や集積回路として説明したが、本発明は、マルチパス検出方法やコンピュータプログラムとしても実現し得るものである。

１ ＧＰＳ受信機（ＧＮＳＳ受信装置）
１０ アンテナ
２０ ＲＦ部
３０ ベースバンド部
３１ 相関器
３２ ＰＬＬ
３３ ＣＰＵ
３４ ＵＡＲＴ
３５ メモリインターフェース
３６ ＲＯＭ
３７ ＲＡＭ
３８ ＲＴＣ
４０ 情報端末機器
３００ マルチパス検出部（マルチパス検出装置）
３０１ 相関値記憶部
３０２ Ｅ側標準偏差算出部
３０３ Ｌ側標準偏差算出部
３０４ 標準偏差比較部
３０５ マルチパス判定部
３３２ 測位演算部

Claims (13)

1. 疑似雑音コードにより変調された測位用衛星からの受信信号と所定の位相差をもって出力された前記疑似雑音コードのレプリカ信号との相関演算をそれぞれ行い、各相関値を出力する複数の相関器を備えたマルチパス検出装置であって、
   各相関器より出力された所定時間分の複数の相関値を記憶する相関値記憶部と、
   前記複数の相関器から出力された相関値のうち、ピーク位相に対して早い側の位相にある相関値のばらつきを示す第１評価値と、前記ピーク位相に対して遅い側の位相にある相関値のばらつきを示す第２評価値とを算出する評価値算出部と、
   前記第１評価値と前記第２評価値とを比較する評価値比較部と、
   前記評価値比較部による比較の結果に応じて、マルチパス信号の有無を判定するマルチパス判定部と、
   を備える、マルチパス検出装置。
2. 前記マルチパス判定部は、前記評価値比較部による比較の結果、前記第１評価値と前記第２評価値とに差がないと判定した場合、又は前記第２評価値が前記第１評価値より大きいと判定した場合、前記受信信号が利用可能であると判定する、
   請求項１に記載のマルチパス検出装置。
3. 前記マルチパス判定部は、前記第２評価値が前記第１評価値より所定のしきい値以上大きいと判定した場合、前記受信信号が利用可能であると判定する、
   請求項２に記載のマルチパス検出装置。
4. 前記マルチパス判定部は、前記評価値比較部による比較の結果、前記第１評価値が前記第２評価値より大きいと判定した場合、前記受信信号の利用を禁止する、
   請求項１に記載のマルチパス検出装置。
5. 前記マルチパス判定部は、前記第１評価値が前記第２評価値より所定のしきい値以上大きいと判定した場合、前記受信信号の利用を禁止する、
   請求項４に記載のマルチパス検出装置。
6. 測位状況に応じて、マルチパス信号の検出を行うかどうかを判定するマルチパス検出判定部を更に備える、
   請求項１から５のいずれかに記載のマルチパス検出装置。
7. 前記第１評価値及び前記第２評価値は、前記各相関器より出力された所定時間分の複数の相関値の標準偏差である、
   請求項１から６のいずれかに記載のマルチパス検出装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のマルチパス検出装置と、
   前記複数の相関器と、
   前記受信信号に基づく測位を行う測位演算部と、
   を備える、信号処理装置。
9. 前記複数の相関器は、前記ピーク位相に対して早い側の位相にある相関値を出力する複数の相関器と、前記ピーク位相に対して遅い側の位相にある相関値を出力する複数の相関器とを含む、
   請求項８に記載の信号処理装置。
10. 請求項８又は９に記載の信号処理装置と、
    前記測位用衛星からの信号を受信するアンテナと、
    を備える、ＧＮＳＳ受信機。
11. 請求項１０に記載のＧＮＳＳ受信機と、
    前記測位演算部の測位演算結果を用いて所定のアプリケーションを実行するアプリケーション処理部と、
    を備える、情報端末機器。
12. 疑似雑音コードにより変調された測位用衛星からの受信信号と所定の位相差をもって出力された前記疑似雑音コードのレプリカ信号との相関演算をそれぞれ行う複数の相関器より取得した相関値に基づき、マルチパス信号の検出を行うマルチパス検出方法であって、
    各相関器より出力された所定時間分の複数の相関値を相関値記憶部に記憶する相関値記憶ステップと、
    前記複数の相関器から出力された相関値のうち、ピーク位相に対して早い側の位相にある相関値のばらつきを示す第１評価値と、前記ピーク位相に対して遅い側の位相にある相関値のばらつきを示す第２評価値とを算出する算出ステップと、
    前記第１評価値と前記第２評価値とを比較する比較ステップと、
    前記比較ステップにおける比較の結果に応じて、マルチパス信号の有無を判定するマルチパス判定ステップと、
    を備える、マルチパス検出方法。
13. 請求項１２に記載のマルチパス検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
    

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