JP2013190387A - 通信装置および人工衛星および情報生成装置および測位システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳ衛星を用いた測位システムにおいて、ＧＰＳ受信機は、当該ＧＰＳ受信機の所在位置において、測位信号を受信可能なＧＰＳ衛星の情報が得られない場合がある。
【解決手段】ＧＰＳ衛星１００を用いた測位システム５００は、準天頂衛星２００を利用する。そして、測位システム５００におけるＧＰＳ受信機３００は、当該ＧＰＳ受信機３００が測位信号を受信可能なＧＰＳ衛星１００が示される可視衛星情報を準天頂衛星２００から受信する。そのため、例えば、地上波による通信環境が悪い場合でも、測位システム５００におけるＧＰＳ受信機３００は、可視衛星情報を受信することが可能である。
【選択図】図１

Description

この発明は、測位衛星を利用した測位システムに関する。

複数の人工衛星から地上に向けて発せられる電波を受信して受信者位置を特定する衛星測位システムには、米国のＮａｖｓｔａｒ ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のみならず、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ、ヨーロッパのＧＡＬＩＬＥＯ、中国のＣＯＭＰＡＳＳなどがある。
これらは地球の全地域で利用が可能な全地球衛星測位システムである。

一方、日本が開発を進めている準天頂衛星システムは、準天頂衛星が常に日本および日本とほぼ同経度の地域の上空を巡回する衛星軌道を採用しているため、日本およびその周辺地域のみの地域限定サービスとなっている。
準天頂衛星システムのサービスは主に、ＧＰＳ衛星システムの補完と補強との２つに大きく分けられる。

ＧＰＳ衛星システムの補完サービスは、準天頂衛星がＧＰＳ測位衛星（以降、ＧＰＳ測位衛星を「ＧＰＳ衛星」と称する）と互換性のある測位信号を放送することでＧＰＳ衛星が１つ増えたのとほぼ同じ効果を得るものである。
また、ＧＰＳ補強サービスは準天頂衛星が補正情報を送信して高精度測位を可能にするもので、ＧＰＳ衛星システムにはない準天頂衛星システム独自のサービスである。

準天頂衛星システムの補完サービスにおいて、準天頂衛星から送信される航法メッセージは、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージとほぼ同一であるが、準天頂衛星とＧＰＳ衛星とで衛星軌道が異なることから航法メッセージに差異がある。
また、準天頂衛星の航法メッセージは、ＧＰＳの軍用コードであるＰ（Ｙ）コードが無い点も、ＧＰＳ衛星の航法メッセージとの差異である。
そして、これらの差異により、準天頂衛星の航法メッセージには一部未使用となっているビット列が存在し、それらの領域に新たな情報を追加する余地がある。
なお、準天頂衛星とＧＰＳ衛星との航法メッセージシステムの差異は、準天頂衛星のユーザーインターフェース仕様書において開示されている（例えば、非特許文献１）。

準天頂衛星システム ユーザーインターフェース仕様書（ＩＳ−ＱＺＳＳ） Ｖｅｒ．１．３

ＧＰＳ衛星を用いた測位システムにおいて、ＧＰＳ受信機は、当該ＧＰＳ受信機の所在位置の測位開始時に、４個以上のＧＰＳ衛星を選択し、選択したＧＰＳ衛星から測位信号の受信処理を開始する。そして、ＧＰＳ受信機は、４個以上のＧＰＳ衛星から測位信号を受信出来れば当該ＧＰＳ受信機の所在位置の測位を行うことが可能となる。
ここで、ＧＰＳ受信機は、当該ＧＰＳ受信機の所在位置において、測位信号を受信可能なＧＰＳ衛星の情報が得られない場合があるという課題がある。
そして、測位信号を受信可能なＧＰＳ衛星の情報が得られない場合に、ＧＰＳ受信機は、ランダムにＧＰＳ衛星を選択するため、４個以上のＧＰＳ衛星から測位信号を受信するまでに時間がかかるという課題がある。

この発明は前記のような課題を解決することを主な目的とするもので、例えば、ＧＰＳ受信機が、当該ＧＰＳ受信機の所在位置において測位信号を受信可能なＧＰＳ衛星の情報をより確実に得ることを主な目的とする。

この発明の通信装置は、
人工衛星からの信号を受信する通信装置であって、
複数の人工衛星のうち、前記通信装置の所在地において、前記通信装置が信号を受信可能な人工衛星が示される人工衛星情報を、前記複数の人工衛星以外の人工衛星から受信する人工衛星情報受信部と、
前記人工衛星情報受信部により受信された人工衛星情報に示される人工衛星の中から、受信の対象となる人工衛星を選択する人工衛星選択部と、
前記人工衛星選択部により選択された人工衛星に対して、信号の受信処理を開始する人工衛星信号受信部と
を備えることを特徴とする。

この発明に係る通信装置は、当該通信装置が信号を受信可能な人工衛星が示される人工衛星情報を人工衛星から受信する。そのため、例えば、地上波による通信環境が悪い場合でも、この発明に係る通信装置は、人工衛星情報を受信することが可能である。

実施の形態１を示す図で、測位システムの構成の例を示す図。 実施の形態１を示す図で、制御局の構成の例を示す図。 実施の形態１を示す図で、準天頂衛星の構成の例を示す図。 実施の形態１を示す図で、航法メッセージの構成の例を示す図。 実施の形態１を示す図で、テレメメッセージの構成の例を示す図。 実施の形態１を示す図で、ＧＰＳ受信機の構成の例を示す図。 実施の形態１を示す図で、ＧＰＳ受信機の動作の例を示すフローチャート。

実施の形態１．
（測位システムの構成の説明）
図１は、測位システムの構成の例を示す図である。
測位システム５００は、ＧＰＳ衛星１００と準天頂衛星２００とＧＰＳ受信機３００と制御局４００とを備える。
ここで、ＧＰＳ衛星１００と準天頂衛星２００とは、人工衛星である。また、ＧＰＳ衛星１００は、信号配信人工衛星に対応する。
また、ＧＰＳ受信機３００は通信装置に対応し、制御局４００は、情報生成装置に対応する。

ＧＰＳ受信機３００は、アンテナ３０４を介して、前述の通り、複数（数１０個）のＧＰＳ衛星１００のうちの例えば４個以上のＧＰＳ衛星１００から測位信号を受信することで、当該ＧＰＳ受信機３００の所在位置を測位する。なお、本実施の形態においては、ＧＰＳ受信機３００は、日本国内に所在するものと想定する。
制御局４００は、所定の時刻の特定のエリア（例えば日本国内）において、信号の受信が可能なＧＰＳ衛星１００が示される可視衛星情報を生成し、アンテナ４０４を介して準天頂衛星２００に送信する。ここで、可視衛星情報は、人工衛星情報に対応する。
準天頂衛星２００は、可視衛星情報をＧＰＳ受信機３００に配信する。

（ＧＰＳ受信機における測位信号の受信処理の説明）
ＧＰＳ受信機３００は、前述の通り、測位開始時に、例えば４個以上のＧＰＳ衛星を選択し、選択したＧＰＳ衛星から測位信号の受信処理（なお、この測位信号の受信処理のことを「測位信号の捕捉」とも称する）を開始する。
測位信号の受信処理は、ＧＰＳ衛星１００とＧＰＳ受信機３００のアンテナ３０４との相対運動関係によって決まる搬送波ドップラ周波数と、距離を測定するために使われる測位コードのタイミング（この測位コードのタイミングを「コード位相」と称する）をサーチして決定する処理である。

ＧＰＳ受信機３００は、複数の受信チャンネル部（後述）を備える。そして、各受信チャンネル部は、各々が割り当てられたＰＲＮ（Ｐｓｅｕｄｏ−Ｒａｎｄｏｍ Ｎｏｉｓｅ）番号の測位信号の受信処理を行う。ここで、ＰＲＮ番号は、ＧＰＳ衛星１００毎に割り当てられた番号である。
すなわち、各受信チャンネル部は、各々が割り当てられたＧＰＳ衛星１００の測位信号の受信処理を行う。
なお、本実施の形態では、受信チャンネル部の数量が例えば６個など、全てのＧＰＳ衛星１００の数量（例えば３０個）よりも少ない場合を想定する。

ここで、ＧＰＳ受信機３００の測位開始時の状態は、測位開始時の時刻、当該ＧＰＳ受信機３００の位置、ＧＰＳ衛星軌道情報の有無とその精度に応じて、
（１）ホット・スタート（Ｈｏｔ Ｓｔａｒｔ）
（２）ウォーム・スタート（Ｗａｒｍ Ｓｔａｒｔ）
（３）コールド・スタート（Ｃｏｌｄ Ｓｔａｒｔ）
の３つの状態に分類される。

ホット・スタート及びウォーム・スタートは測位開始時の時刻、当該ＧＰＳ受信機３００の位置、ＧＰＳ衛星軌道情報の補助データをＧＰＳ受信機３００が例えば記憶領域に記憶している状態である。
この場合、ＧＰＳ受信機３００は、測位信号の受信が可能な衛星（測位信号の受信が可能であることを以降「可視」とも称し、測位信号の受信が可能な衛星を以降「可視衛星」とも称する）の判定と搬送波ドップラ周波数とを測位開始の事前に導出することが出来るため、速やかに測位信号の捕捉を完了させることが可能となる。
なお、ウォーム・スタートはホット・スタートに比べて時刻または位置の情報が比較的不正確な場合や、ＧＰＳ衛星軌道情報としてアルマナック（Ａｌｍａｎａｃ）を記憶しているが、エフェメリス（Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ）は記憶していない場合である。
また、ホット・スタートは一般的に、ごく短時間の測位の中断後にＧＰＳ受信機３００が測位を再開する場合である。

一方、コールド・スタートは、測位信号を効率的にすばやく見つけるための補助データをＧＰＳ受信機３００が記憶していない状態である。すなわち、コールド・スタートは、測位開始時の時刻、当該ＧＰＳ受信機３００の位置、ＧＰＳ衛星軌道情報の一部または全てをＧＰＳ受信機３００が記憶していない状態である。
この場合、各受信チャンネル部は、搬送波ドップラ周波数も想定されるドップラ周波数範囲全てをサーチする必要がある。そして、サーチする周波数範囲が広くなる為に、各受信チャンネル部は、測位信号を捕捉する時間がかかるという課題がある。

更に、コールド・スタートの場合、複数の受信チャンネル部（後述）は、全てのＰＲＮ番号に対して受信処理を行い、例えば４個のＧＰＳ衛星１００からの測位信号の捕捉が完了するまで、処理を継続する。そして、各受信チャンネル部は、可視でないＧＰＳ衛星１００の受信処理も行う為に、測位信号を捕捉する時間がかかるという課題がある。なお、各受信チャンネル部に対して、ＰＲＮ番号は例えばランダムに割り振られる。
ここで、コールド・スタートの場合であっても、ＧＰＳ受信機３００が測位開始時に可視衛星の情報を得ることが可能であれば、可視衛星の測位信号の受信処理のみを行うことで、測位信号の捕捉時間の短縮が可能となる。
本実施の形態においては、主に、コールド・スタートの場合を想定する。

（制御局の構成の説明）
図２は、制御局の構成の例を示す図である。
制御局４００は、可視衛星情報生成部４０１と制御局通信部４０２と前述のアンテナ４０４とを備える。
ここで、可視衛星情報生成部４０１は、人工衛星情報生成部に対応し、制御局通信部４０２は、人工衛星情報送信部に対応する。

可視衛星情報生成部４０１は、複数のＧＰＳ衛星１００のうち、所定の時刻の特定のエリアにおける可視衛星が示される可視衛星情報を生成する。ここで、特定のエリアは日本国内である場合を想定する。
そして、制御局通信部４０２は、アンテナ４０４を介して、生成された可視衛星情報を準天頂衛星２００に送信する。換言すると、制御局通信部４０２は、可視衛星情報を準天頂衛星２００にアップロードする。

（可視衛星情報の説明）
あるＧＰＳ衛星１００が可視であるか不可視であるかは、ＧＰＳ受信機３００の位置によって変化する。例えば、福岡に所在するＧＰＳ受信機３００の可視衛星と仙台に所在するＧＰＳ受信機３００の可視衛星とは異なる場合があるが、可視衛星のうちの多くは日本国内に所在するＧＰＳ受信機３００で共通して可視である。

したがって、可視衛星情報生成部４０１は、日本国内の基準地点における可視衛星を、日本国内における可視衛星として可視衛星情報を生成する。
ここで、日本国内の基準地点とは、例えば、準天頂衛星２００の直下位置で高度０ｍの地点でもよいし、日本国内の特定の場所（例えば東京都千代田区丸の内など）でもよい。

ここで、可視衛星情報生成部４０１は、基準地点からの仰角が５度以上のＧＰＳ衛星１００を可視衛星としてもよいし、基準地点からの仰角が０度や１０度などのＧＰＳ衛星１００を可視衛星としてもよい。

また、可視衛星情報生成部４０１は、所定の時刻に可視衛星情報を更新する。可視衛星情報生成部４０１は、可視衛星情報を、ＧＰＳ衛星１００から送信される全航法メッセージの１周期分である１２．５分毎の時刻に更新してもよいし、１２．５分よりも早い間隔毎の時刻に更新してもよいし、１時間毎の時刻に更新してもよい。
そして、制御局通信部４０２は、可視衛星情報が更新される毎に、更新された可視衛星情報を準天頂衛星２００に送信する。

（準天頂衛星の構成の説明）
図３は、準天頂衛星の構成の例を示す図である。
準天頂衛星２００は、通信部２０１と航法メッセージ生成部２０２とを備える。
通信部２０１は、制御局４００により所定の時刻毎に更新され、可視衛星が所定の時刻毎に示される可視衛星情報を受信する。
また、通信部２０１は、所定周期のタイミングが到来する度に、航法メッセージ生成部２０２により生成された航法メッセージを日本国内に向けて配信する。厳密には、通信部２０１は、航法メッセージを「Ｌ１ Ｃ／Ａコード互換信号」に重畳させて送信する。なお、「Ｌ１ Ｃ／Ａコード互換信号」とはＧＰＳ衛星１００より送信される「Ｌ１ Ｃ／Ａコード信号」と互換性のある信号である。そして、「Ｌ１ Ｃ／Ａコード互換信号」は準天頂衛星２００から送信される測位信号であり、「Ｌ１ Ｃ／Ａコード信号」は、ＧＰＳ衛星１００から送信される測位信号である。

航法メッセージ生成部２０２は、前述の通り航法メッセージを生成する。その際に、航法メッセージ生成部２０２は、通信部２０１が受信した可視衛星情報のうち、通信部２０１の次の配信タイミングの時刻に最も近い時刻の可視衛星情報が含まれる航法メッセージを生成する。
すなわち、航法メッセージ生成部２０２は通信部２０１の次の配信タイミング到来時に、日本国内に所在するＧＰＳ受信機３００が可視であるＧＰＳ衛星１００を通知する航法メッセージを生成する。

なお、航法メッセージ生成部２０２は、制御局４００から受信した可視衛星情報を用いずに、自ら可視衛星情報を生成し、自らが生成した可視衛星情報を含む航法メッセージを生成してもよい。

（航法メッセージの説明）
図４は、航法メッセージの構成の例を示す図である。
航法メッセージは、非特許文献１に示されるように仕様が定められている。

図４を用いて具体的に説明する。
航法メッセージは、図４（ａ）のような（サブフレーム（Ｓｕｂ−ｆｒａｍｅ）から構成される。
そして、１つのサブフレームは、１０個のワード（Ｗｏｒｄ）から構成される。１つのワードは３０ビットなので、１つのサブフレームは、３００ビットとなる。
通信部２０１は、「Ｌ１ Ｃ／Ａコード互換信号」に重畳される航法データを５０ｂｐｓ（Ｂｉｔｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）で送信する。よって、通信部２０１は、１つのサブフレームの送信に「６秒」を要する。

サブフレームには、テレメワード（ＴＬＭ Ｗｏｒｄ）とハンドオーバーワード（ＨＯＷ Ｗｏｒｄ）とが含まれる。
図４（ｂ）にテレメワードの構成を示し、図４（ｃ）にハンドオーバーワードの構成を示す。
テレメワードには、主に、航法データビット列に対して同期を行うための「Ｐｒｅａｍｂｌｅ」とテレメメッセージ（ＴＬＭ Ｍｅｓｓａｇｅ）とが含まれる。ハンドオーバーワードには、主に時刻を示す「ＴＯＷ−Ｃｏｕｎｔ Ｍｅｓｓａｇｅ」と「Ｓｕｂ−Ｆｒａｍｅ ＩＤ」とが含まれる。

図４（ｄ）には、テレメワードに含まれるテレメメッセージの構成を示す。
テレメメッセージには、軍用コードである「Ｐ（Ｙ）コードへの移行情報」の他、「Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ Ｍｅｓｓａｇｅ」が含まれる。

ここで、図４に示した航法メッセージの構成は、ＧＰＳ衛星１００と準天頂衛星２００とにおいてほぼ同一である。しかし、テレメワードのうちの「テレメメッセージ」と「Ｒｅｓｅｒｖｅｄ Ｂｉｔｓ」、ハンドオーバーワードのうちの「Ａｎｔｉ−Ｓｐｏｏｆ Ｆｌａｇ」は、準天頂衛星２００用に自由に仕様を決めることが可能である。
従って、準天頂衛星２００の航法メッセージの１つのサブフレームには、自由に仕様を決めることが可能な少なくとも１６ビットのビット列が存在することになる。

そして、航法メッセージ生成部２０２は、可視衛星情報をこの１６ビットのビット列に割り当てることで、可視衛星情報を含んだ航法メッセージを生成する。
１６ビットのビット列に対する可視衛星情報の割り当て方法には、様々な方法が想定されるが、本実施の形態では２つの例を説明する。

（可視衛星情報を含んだ航法メッセージの第１の例）
図５は、テレメメッセージの構成の例を示す図である。
まず、テレメメッセージに可視衛星情報が割り当てられる例を説明する。
前述の通り、テレメメッセージは準天頂衛星２００用に自由に仕様を決めることが可能である。しかし、準天頂衛星２００においても、ＧＰＳ衛星１００と同様に、図４（ｄ）のテレメメッセージのうち、所定の範囲は、「Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ Ｍｅｓｓａｇｅ」（図４（ｄ））に使用されることが想定される。
一方、準天頂衛星２００は「Ｐ（Ｙ）コードへの移行情報」（図４（ｄ））を使用しないことが明らかである為、航法メッセージ生成部２０２は、ＧＰＳ衛星１００の場合に「Ｐ（Ｙ）コードへの移行情報」が格納されるビット列に可視衛星情報を割り当てる。

航法メッセージ生成部２０２は、例えばテレメメッセージの「ビット番号９〜１６」までの８ビットを可視衛星情報に割り当てる（図５）。
そして、割り当てられたビット列のうち、航法メッセージ生成部２０２は、「ビット番号９〜１１」にはページ番号を、「ビット番号１２〜１６」には各ＧＰＳ衛星１００の可視（「１」）、不可視（「０」）の情報を割り当てる。

ページ番号には３ビット割り当てられるため、２進数で０〜７の数値を表すことができる。テレメメッセージには、ページ番号が「ｋ」の場合、ビット番号１２から順に「（５ｋ＋１）、（５ｋ＋２）、・・・、（５ｋ＋５）」のＰＲＮ番号のＧＰＳ衛星１００の可視、不可視が示される。すなわち、１つのページ番号で、５個分のＧＰＳ衛星１００の可視衛星情報が示される。

ここで、図５の例を用いて具体的に説明する。
図５の「ビット番号９〜１１」にはページ番号として、「２」が示されている。よって、「ビット番号１２」には、ＰＲＮ番号「５×２＋１＝１１」のＧＰＳ衛星１００が不可視「０」であることが示されている。
同様に、ＰＲＮ番号「１３」、「１４」のＧＰＳ衛星１００が不可視「０」で、ＰＲＮ番号「１２」、「１５」のＧＰＳ衛星１００が可視「１」であることが示されている。
このように、航法メッセージには、可視衛星情報として、ＧＰＳ衛星１００のＰＲＮ番号のリストが示される。

そして、例えば、３５個分のＧＰＳ衛星１００の可視衛星情報を航法メッセージに含ませる場合には、航法メッセージ生成部２０２は、ページ番号「０〜６」を使用し、７ページ分のテレメメッセージを生成し、各テレメメッセージを含んだ７つのサブフレームを生成する。通信部２０１は、１つのサブフレームの送信に６秒要するので、７つのサブフレームの送信には４２秒要することになる。

（可視衛星情報を含んだ航法メッセージの第２の例）
航法メッセージ生成部２０２は、図５の「ビット番号９〜１１」に各ＧＰＳ衛星１００の可視（「１」）、不可視（「０」）の情報のみを割り当ててもよい。この場合、「ビット番号９〜１１」で８個分のＧＰＳ衛星１００の可視衛星情報が示される。
一方、ハンドオーバーワードのうちの「Ｓｕｂ−Ｆｒａｍｅ ＩＤ」は、サブフレームが生成される毎に「１〜５」と順番に変化する。よって、航法メッセージ生成部２０２は、この「１〜５」の番号を前述の航法メッセージの第１の例のページ番号と同様に利用することで、計４０個分のＧＰＳ衛星１００の可視衛星情報を示すことが出来る。
この方法では、「Ｓｕｂ−Ｆｒａｍｅ ＩＤ」が「１〜５」と変化するまでに５つのサブフレームが生成される。すなわち、通信部２０１は、５つのサブフレームの送信に３０秒要するが、前述の航法メッセージの第１の例よりも多い情報量を短時間で送信可能となる。

（ＧＰＳ受信機の構成の説明）
図６は、ＧＰＳ受信機の構成の例を示す図である。
ＧＰＳ受信機３００は、前述のアンテナ３０４とＲＦフロントエンド３０５とベースバンド処理部３０６と航法計算部３０７とを備える。
アンテナ３０４は、ＧＰＳ衛星１００のＬ１周波数に対応し、ＧＰＳ衛星１００から「Ｌ１ Ｃ／Ａコード信号」を受信し、準天頂衛星２００から「Ｌ１ Ｃ／Ａコード互換信号」を受信する。
ＲＦフロントエンド３０５は、アンテナ３０４から受信したＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号である「Ｌ１ Ｃ／Ａコード信号」と「Ｌ１ Ｃ／Ａコード互換信号」とをベースバンド（もしくは適切な周波数）にダウンコンバージョンする。
航法計算部３０７は、ベースバンド処理部３０６で処理された情報に基づき、当該ＧＰＳ受信機３００の位置を計算する。

ベースバンド処理部３０６は、複数の受信チャンネル部３０８とチャンネル制御部３１４と航法データデコード部３１２と観測生データ生成部３１３とを備える。
また、各受信チャンネル部３０８は、信号捕捉処理部３０９と信号追尾処理部３１０と航法データビット列取得部３１１とを備える。
受信チャンネル部３０８は、人工衛星情報受信部と人工衛星信号受信部とに対応し、チャンネル制御部３１４は、人工衛星選択部に対応する。

例えば、受信チャンネル部３０８は、ＧＰＳ受信機３００が同時に受信する測位信号の数だけ用意される。
そして、複数の受信チャンネル部３０８のうち、少なくとも１つは準天頂衛星２００からの航法メッセージを受信する準天頂衛星用チャンネルに設定される。なお、複数の受信チャンネル部３０８のうち、少なくとも１つが予め準天頂衛星用チャンネルに設定されていてもよいし、チャンネル制御部３１４により準天頂衛星用チャンネルに設定されてもよい。

チャンネル制御部３１４は、受信処理が行われるＧＰＳ衛星１００を準天頂衛星用チャンネル以外の受信チャンネル部３０８の数量以下となるように選択する。そして、チャンネル制御部３１４は、選択したＧＰＳ衛星１００を準天頂衛星用チャンネル以外の受信チャンネル部３０８のいずれかに１つずつ割り当てる。
例えば、チャンネル制御部３１４は、４個以上のＧＰＳ衛星１００を選択してもよいし、準天頂衛星２００とＧＰＳ衛星１００とを含んだ４個以上を選択してもよい。
準天頂衛星用チャンネル以外の各受信チャンネル部３０８は、それぞれが割り当てられたＧＰＳ衛星１００の測位信号の受信処理を行う。
航法データデコード部３１２と観測生データ生成部３１３と信号捕捉処理部３０９と信号追尾処理部３１０と航法データビット列取得部３１１とについては、後述する。

（ＧＰＳ受信機の動作の説明）
図７は、ＧＰＳ受信機の動作の例を示すフローチャートである。
準天頂衛星用チャンネルとして割り当てられた受信チャンネル部３０８の信号捕捉処理部３０９は、準天頂衛星２００から送信される「Ｌ１ Ｃ／Ａコード互換信号」を捕捉する（図７のＳ７０１）。
ここで、準天頂衛星２００は、複数機存在し、日本国内に所在するＧＰＳ受信機３００に対して、常に１個の準天頂衛星２００が仰角７０度以上の位置を飛行している。そして、地域によって差が有るものの、準天頂衛星２００のいずれかが、仰角８０度以上の位置を飛行する時間が長い。
したがって、都市部のビル街のように周囲に遮蔽物が多い状況などにおいても準天頂衛星２００の信号をＧＰＳ受信機３００は、直接受信できることが多い。そして、準天頂衛星用チャンネルの信号捕捉処理部３０９は、速やかに準天頂衛星２００の信号を捕捉可能である。

そして、準天頂衛星用チャンネルの信号追尾処理部３１０は、信号捕捉処理部３０９が準天頂衛星２００の信号捕捉後に、信号追尾処理を行う（図７のＳ７０２）。
準天頂衛星用チャンネルの航法データビット列取得部３１１は、信号追尾処理の結果得られるベースバンドデータから航法メッセージに含まれるビット列を取得する（図７のＳ７０３）。
航法データデコード部３１２は、準天頂衛星用チャンネルの航法データビット列取得部３１１により取得されたビット列をデコードする。ここでは、航法データデコード部３１２は、準天頂衛星用チャンネルの航法データビット列取得部３１１により取得されたビット列から可視衛星情報を取得する（図７のＳ７０４）。
一方、観測生データ生成部３１３は、信号追尾処理部３１０で追尾された「Ｌ１ Ｃ／Ａコード互換信号」と航法データデコード部３１２でデコードされた情報とから当該ＧＰＳ受信機３００の位置計算に必要な情報（例えば疑似距離等の観測データ）を生成する（図７のＳ７０９）。

チャンネル制御部３１４は、可視衛星情報を入力し、可視衛星情報に示される可視であるＰＲＮ番号のＧＰＳ衛星１００のうち、「Ｌ１ Ｃ／Ａコード信号」の受信の対象となるＧＰＳ衛星１００を選択する。そして、チャンネル制御部３１４は、選択したＧＰＳ衛星１００を準天頂衛星用チャンネル以外の受信チャンネル部３０８に割り当てる（図７のＳ７０５）。

なお、選択したＧＰＳ衛星１００の数が、準天頂衛星用チャンネル以外の受信チャンネル部３０８の数量よりも少ない場合には、ＧＰＳ衛星１００が割り当てられない受信チャンネル部３０８が発生する。その場合、チャンネル制御部３１４は、ＧＰＳ衛星１００が割り当てられない受信チャンネル部３０８に可視衛星情報において不可視となっているＧＰＳ衛星１００をランダムに割り当ててもよい。

ＧＰＳ衛星１００が割り当てられた受信チャンネル部３０８、すなわちＧＰＳ衛星用チャンネルの信号捕捉処理部３０９は、各々が割り当てられたＰＲＮ番号のＧＰＳ衛星１００の「Ｌ１ Ｃ／Ａコード信号」の捕捉を行う（図７のＳ７０６）。
ここで、前述の通り、ＧＰＳ受信機３００は日本国内に所在することを想定している。一方、可視衛星情報には、日本国内に所在するＧＰＳ受信機３００が可視であるＧＰＳ衛星１００の情報が示されている。
すなわち、可視衛星情報には、当該ＧＰＳ受信機３００の所在地において、当該ＧＰＳ受信機３００が可視であるＧＰＳ衛星１００の情報が示されている。
よって、各ＧＰＳ衛星用チャンネルの信号捕捉処理部３０９は、速やかにＧＰＳ衛星１００からの「Ｌ１ Ｃ／Ａコード信号」を捕捉可能である。

そして、各ＧＰＳ衛星用チャンネルの信号追尾処理部３１０は、ＧＰＳ衛星１００の信号捕捉後に、信号追尾処理を行う（図７のＳ７０７）。
各ＧＰＳ衛星用チャンネルの航法データビット列取得部３１１は、信号追尾処理の結果得られるベースバンドデータから航法メッセージに含まれるビット列を取得する（図７のＳ７０８）。
そして、航法データデコード部３１２は、ＧＰＳ衛星用チャンネルの航法データビット列取得部３１１により取得されたビット列をデコードし、観測生データ生成部３１３と航法計算部３０７とに出力する。
観測生データ生成部３１３は、信号追尾処理部３１０で追尾された各ＧＰＳ衛星１００の「Ｌ１ Ｃ／Ａコード信号」と航法データデコード部３１２でデコードされた情報とから当該ＧＰＳ受信機３００の位置計算に必要な情報（例えば疑似距離等の観測データ）を生成する（図７のＳ７０９）。

そして、航法計算部３０７は、ＧＰＳ衛星１００と準天頂衛星２００とから得た例えば疑似距離等の観測データを用いて当該ＧＰＳ受信機３００の位置計算を行う（図７のＳ７１０）。

（実施の形態１の捕捉説明）
本実施の形態においては、ＧＰＳ衛星１００の「Ｌ１ Ｃ／Ａコード信号」および準天頂衛星２００の「Ｌ１ Ｃ／Ａコード互換信号」を例に説明を行ったが、本実施の形態は、Ｌ１周波数以外の周波数においても同様の効果が得られ、周波数が限定されるものではない。
すなわち、本実施の形態の測位システム５００は、Ｌ２やＬ５などの周波数を用いるシステムにも利用可能である。

また、本実施の形態においては、日本国内に所在するＧＰＳ受信機３００を想定して説明を行ったが、本実施の形態は海外においても同様の効果が得られ、地域が限定されるものではない。
また、本実施の形態は、ＧＰＳ以外の測位システムにおいても同様の効果が得られ、測位システムが限定されるものではない。
例えば、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ、ヨーロッパのＧＡＬＩＬＥＯ、中国のＣＯＭＰＡＳＳにおいても、可視衛星情報を送信する本実施の形態の準天頂衛星２００に相当する衛星と、可視衛星情報を受信する本実施の形態のＧＰＳ受信機３００に相当する受信機とを備えることで、本実施の形態は有効である。

また、準天頂衛星２００の航法メッセージ生成部２０２は、航法メッセージに当該準天頂衛星２００の緯度情報や、日本国内の基準地点（準天頂衛星２００の直下位置で高度０ｍの地点や、日本国内の特定の場所（例えば東京都千代田区丸の内など））から見た当該準天頂衛星２００の仰角の情報を追加してもよい。
そして、ＧＰＳ受信機３００は、複数の準天頂衛星２００から航法メッセージを受信可能な場合に、最も緯度が高い準天頂衛星２００や、最も仰角が大きい準天頂衛星２００を選択して、選択した準天頂衛星２００から航法メッセージを受信してもよい。

（実施の形態１の効果）
実施の形態１の測位システム５００のＧＰＳ受信機３００は、都市部のビル街などのような測位条件の悪い場所でも、準天頂衛星２００から可視衛星情報を受信可能である。
そして、ＧＰＳ受信機３００は、準天頂衛星２００からの信号を捕捉出来れば、可視衛星情報は、準天頂衛星２００から、６秒に１回配信されるテレメメッセージに含まれているため、速やかに全ＧＰＳ衛星１００に対する可視衛星情報を入手することが可能である。

そして、コールド・スタートの場合であっても、可視であるＧＰＳ衛星１００が優先的にＧＰＳ受信機３００の受信チャンネル部３０８に割り当てられるため、ＧＰＳ受信機３００は、不可視のＧＰＳ衛星１００に対する受信処理を行う必要がない。
その為、ＧＰＳ受信機３００は、コールド・スタート時においてもＴＩＦＦ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｆｉｒｓｔ Ｆｉｘ：最初に測位解を得るまでの所要時間）を短縮することが可能である。

また、例えば、ビル街などを移動する自動車などの移動体では、周囲の地物による測位信号の遮蔽状況がめまぐるしく変化し、ＧＰＳ衛星１００からの信号が受信出来る状態になった時に速やかにＧＰＳ衛星１００からの信号を捕捉し、測位解が得られる必要がある。
実施の形態１のＧＰＳ受信機３００は、可視衛星情報に示されるＧＰＳ衛星１００の測位信号を各ＧＰＳ衛星チャンネルの信号捕捉処理部３０９に常にサーチさせておくことが可能である。
その為、移動体が移動しても、当該ＧＰＳ衛星１００の測位信号が遮蔽されずに受信可能となった時点で、ＧＰＳ受信機３００は、速やかに信号捕捉を完了することが可能となり、移動体の測位において、測位の成功率が向上する。

なお、実施の形態１において「〜部」として説明しているものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよい。また、実施の形態１で「〜部」として説明しているものは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）・素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアにより実現される。

１００ ＧＰＳ衛星、２００ 準天頂衛星、２０１ 通信部、２０２ 航法メッセージ生成部、３００ ＧＰＳ受信機、３０４ アンテナ、３０５ ＲＦフロントエンド、３０６ ベースバンド処理部、３０７ 航法計算部、３０８ 受信チャンネル部、３０９ 信号捕捉処理部、３１０ 信号追尾処理部、３１１ 航法データビット列取得部、３１２ 航法データデコード部、３１３ 観測生データ生成部、３１４ チャンネル制御部、４００ 制御局、４０１ 可視衛星情報生成部、４０２ 制御局通信部、４０４ アンテナ、５００ 測位システム。

Claims (10)

1. 人工衛星からの信号を受信する通信装置であって、
   複数の人工衛星のうち、前記通信装置の所在地において、前記通信装置が信号を受信可能な人工衛星が示される人工衛星情報を、前記複数の人工衛星以外の人工衛星から受信する人工衛星情報受信部と、
   前記人工衛星情報受信部により受信された人工衛星情報に示される人工衛星の中から、受信の対象となる人工衛星を選択する人工衛星選択部と、
   前記人工衛星選択部により選択された人工衛星に対して、信号の受信処理を開始する人工衛星信号受信部と
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 前記人工衛星情報受信部は、
   前記複数の人工衛星である複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）測位衛星以外の人工衛星である準天頂衛星から、前記人工衛星情報を受信することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 前記人工衛星情報受信部は、
   航法メッセージに含まれる前記人工衛星情報を受信することを特徴とする請求項１又は２記載の通信装置。
4. 前記通信装置は、
   複数の人工衛星信号受信部を備え、
   前記人工衛星選択部は、
   前記人工衛星信号受信部の数量以下となるように少なくとも１つの人工衛星を選択し、選択した人工衛星を１つずつ複数の人工衛星信号受信部のいずれかに割り当て、
   各人工衛星信号受信部は、
   前記人工衛星選択部により割り当てられた人工衛星に対して、信号の受信処理を開始することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の通信装置。
5. 所定周期の配信タイミングが到来する度に航法メッセージを配信する人工衛星であって、
   それぞれが地球に向けて信号を配信する複数の信号配信人工衛星のうち、次の配信タイミングの到来時に地球上の特定エリアにおいて信号の受信が可能な信号配信人工衛星を通知する航法メッセージを生成する航法メッセージ生成部と、
   配信タイミングの到来時に、前記航法メッセージ生成部により生成された航法メッセージを地球上の前記特定エリアに向けて配信する航法メッセージ配信部と
   を備えたことを特徴とする人工衛星。
6. 前記人工衛星は、更に、
   地球上の前記特定エリアにおいて信号の受信が可能な信号配信人工衛星が所定の時刻毎に示される人工衛星情報を生成する地球上の情報生成装置から、前記所定の時刻毎の人工衛星情報を受信する生成情報受信部を備え、
   前記航法メッセージ生成部は、
   前記生成情報受信部により受信された人工衛星情報のうち、次の配信タイミングの時刻に最も近い時刻の人工衛星情報が含まれる航法メッセージを生成することを特徴とする請求項５記載の人工衛星。
7. 前記人工衛星は、
   前記複数の信号送信人工衛星である複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）測位衛星以外の人工衛星である準天頂衛星であることを特徴とする請求項６記載の人工衛星。
8. それぞれが地球に向けて信号を配信する複数の信号配信人工衛星のうち、所定の時刻の地球上の特定エリアにおいて信号の受信が可能な信号配信人工衛星が示される人工衛星情報を生成する人工衛星情報生成部と、
   前記人工衛星情報生成部により生成された人工衛星情報を受信し、受信した人工衛星情報を配信する人工衛星に、当該人工衛星情報を送信する人工衛星情報送信部と
   を備えたことを特徴とする情報生成装置。
9. 前記人工衛星情報送信部は、
   前記人工衛星情報生成部により生成された人工衛星情報を、前記複数の信号配信人工衛星である複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）測位衛星以外の人工衛星である準天頂衛星に送信することを特徴とする請求項８記載の情報生成装置。
10. 請求項１記載の通信装置と、
    請求項６記載の人工衛星と、
    請求項８記載の情報生成装置と
    を備えたことを特徴とする測位システム。

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