JP2015068729A - Timing signal generation device, electronic apparatus, and mobile body - Google Patents

Timing signal generation device, electronic apparatus, and mobile body Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a timing signal generation device for quickly and accurately generating position information about a receiving point and improving accuracy of a timing signal, and further to provide a high-reliability electronic apparatus and mobile body equipped with the timing signal generation device.SOLUTION: A timing signal generation device 1 includes a GPS receiver 10 and a processing unit 20. The GPS receiver 10 and the processing unit 20 receive satellite signals transmitted from a plurality of GPS satellites, and generates position information about a receiving point on the basis of the received satellite signals. The GPS receiver 10 receives a satellite signal transmitted from at least one GPS satellite 2, determines whether or not an angle of elevation of a position information satellite pertaining to the received satellite signal is equal to or greater than the set value of an elevation angle mask, and generates 1 PPS on the basis of the satellite signal transmitted from the GPS satellite 2 at an angle of elevation equal to or greater than the set value of the elevation angle mask.

Description

本発明は、タイミング信号生成装置、電子機器および移動体に関する。   The present invention relates to a timing signal generation device, an electronic device, and a moving object.

人工衛星を利用した全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellit
e System)の1つであるGPS(Global Positioning System)が広く知られている。G
PSに用いるGPS衛星は、極めて精度の高い原子時計が搭載されており、GPS衛星の
軌道情報や正確な時刻情報等が重畳された衛星信号を地上に送信している。GPS衛星か
ら送信された衛星信号は、GPS受信機で受信される。そして、GPS受信機は、衛星信
号に重畳されている軌道情報や時刻情報に基づいてGPS受信機の現在位置や時刻情報を
算出する処理や、時刻が1秒ごとに更新される正確なタイミング信号(1PPS)を生成
する処理等を行う。
このようなGPS受信機は、測位計算に基づき、位置・時刻を提供する通常測位(位置
推定)モードと、既知位置での固定位置測位による時刻提供をする位置固定モードが設け
られているのが一般的である。
Global navigation satellite system (GNSS) using artificial satellites
The GPS (Global Positioning System) which is one of e System) is widely known. G
The GPS satellite used for the PS is equipped with an extremely accurate atomic clock, and transmits a satellite signal on which the orbit information of the GPS satellite and the accurate time information are superimposed on the ground. A satellite signal transmitted from a GPS satellite is received by a GPS receiver. The GPS receiver then calculates the current position and time information of the GPS receiver based on orbit information and time information superimposed on the satellite signal, and an accurate timing signal that updates the time every second. Processing for generating (1PPS) is performed.
Such a GPS receiver is provided with a normal positioning (position estimation) mode that provides position and time based on positioning calculation and a position fixing mode that provides time by fixed position positioning at a known position. It is common.

通常測位モードでは、所定数(2次元測位あれば最低3個、3次元測位であれば4個)
以上のGPS衛星からの衛星信号が必要である。また、衛星信号を受信可能なGPS衛星
の数が多いほど、測位計算の精度が向上する。
これに対して、位置固定モードでは、GPS受信機の位置情報が設定されていれば、少
なくとも1つのGPS衛星からの衛星信号を受信できれば1PPSを生成することができ
る。
In normal positioning mode, a predetermined number (minimum 3 if 2D positioning, 4 if 3D positioning)
Satellite signals from the above GPS satellites are required. Also, the greater the number of GPS satellites that can receive satellite signals, the more accurate the positioning calculation.
On the other hand, in the position fixing mode, if the position information of the GPS receiver is set, 1 PPS can be generated if the satellite signal from at least one GPS satellite can be received.

特開平9−178870号公報JP-A-9-178870

従来のGPS受信機では、位置固定モードにおいて、通常測位モードと同じ仰角の範囲
で捕捉されたGPS衛星の衛星信号を用いて1PPSの生成を行う。そのため、できるだ
け早く正確な位置情報を得ようと通常測位モードにおける捕捉可能なGPS衛星の仰角の
範囲を大きくすると、マルチパスの影響を受けやすく、その結果、GPS衛星から正確な
時刻情報を得ることができず、1PPSの精度が低下してしまうという問題があった。
本発明の目的は、受信点の位置情報を迅速かつ高精度に生成可能としつつ、タイミング
信号の高精度化を図ることができるタイミング信号生成装置を提供すること、また、かか
るタイミング信号生成装置を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供すること
にある。
In the conventional GPS receiver, in the position fixing mode, 1 PPS is generated using the satellite signal of the GPS satellite captured in the same elevation angle range as that in the normal positioning mode. Therefore, if the range of the elevation angle of GPS satellites that can be captured in the normal positioning mode is increased in order to obtain accurate position information as soon as possible, it is easily affected by multipath, and as a result, accurate time information can be obtained from the GPS satellites. There is a problem that the accuracy of 1 PPS is reduced.
An object of the present invention is to provide a timing signal generation device capable of generating timing signal with high accuracy while enabling position information of a reception point to be generated quickly and with high accuracy, and to provide such a timing signal generation device. An object of the present invention is to provide an electronic device and a moving body with excellent reliability.

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態
様または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明のタイミング信号生成装置は、複数の位置情報衛星から送信された衛星信号を受
信し、受信した衛星信号に基づいて、受信点の位置情報を生成する位置情報生成部と、
仰角マスクの設定値以上の仰角にある位置情報衛星からの衛星信号を受信し、受信した
衛星信号に基づいて、タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
を備えることを特徴とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.
[Application Example 1]
The timing signal generation device of the present invention receives a satellite signal transmitted from a plurality of position information satellites, and based on the received satellite signal, a position information generation unit that generates position information of a reception point;
A timing signal generation unit that receives a satellite signal from a position information satellite at an elevation angle equal to or higher than a setting value of an elevation angle mask, and generates a timing signal based on the received satellite signal;
It is characterized by providing.

このようなタイミング信号生成装置によれば、タイミング信号を生成する際に、仰角マ
スクの設定値以上の仰角にある位置情報衛星から送信された衛星信号を用いるので、マル
チパスの影響を受け難く、タイミング信号の高精度化を図ることができる。
一方、受信点の位置情報を生成する際には、タイミング信号を生成する際よりも広い範
囲内の仰角にある位置情報衛星から送信された衛星信号を用いて、受信点の位置情報を迅
速かつ高精度に生成することができる。
According to such a timing signal generation device, when generating a timing signal, since a satellite signal transmitted from a position information satellite at an elevation angle equal to or higher than the setting value of the elevation mask is used, it is difficult to be affected by multipath. The accuracy of the timing signal can be increased.
On the other hand, when generating the position information of the reception point, the position information of the reception point can be quickly and accurately used by using the satellite signal transmitted from the position information satellite at an elevation angle within a wider range than when generating the timing signal. It can be generated with high accuracy.

[適用例2]
本発明のタイミング信号生成装置では、前記仰角マスクの設定値が45度以上であるこ
とが好ましい。
これにより、受信点の周囲に例えば建物、樹木等が存在するようなマルチパスが生じや
すい環境下であっても、タイミング信号の生成の際に、マルチパスの影響を受け難くする
ことができる。
[Application Example 2]
In the timing signal generation device of the present invention, it is preferable that a set value of the elevation angle mask is 45 degrees or more.
Thereby, even in an environment where multipaths such as buildings, trees, and the like are likely to occur around the reception point, it is possible to reduce the influence of multipaths when generating timing signals.

[適用例3]
本発明のタイミング信号生成装置では、前記仰角マスクの設定値が変更可能であること
が好ましい。
これにより、仰角マスクの設定値を設置環境に応じて最適化することができる。そのた
め、タイミング信号を生成する際にできるだけエラーを回避しながらマルチパスの影響を
受け難くすることができる。
[Application Example 3]
In the timing signal generation device of the present invention, it is preferable that the set value of the elevation mask can be changed.
Thereby, the set value of the elevation mask can be optimized according to the installation environment. Therefore, it is possible to make it less susceptible to multipath while avoiding errors as much as possible when generating timing signals.

[適用例4]
本発明のタイミング信号生成装置では、前記タイミング信号生成部は、受信した前記衛
星信号の受信強度、および、前記衛星信号に含まれる時刻情報と前記受信点の時刻情報と
のずれ、のうちの少なくとも一つに関する情報に基づいて、前記仰角マスクの設定値を変
更することが好ましい。
[Application Example 4]
In the timing signal generation device of the present invention, the timing signal generation unit includes at least one of a received intensity of the received satellite signal and a difference between time information included in the satellite signal and time information of the reception point. It is preferable to change the setting value of the elevation mask based on information about one.

マルチパス誤差を含む衛星信号は、一般に、正規の衛星信号に比べて受信強度が小さく
、また、正規の衛星信号との間に時刻情報のずれが生じる。したがって、受信した衛星信
号の受信強度、および、衛星信号に含まれる時刻情報と受信点の時刻情報とのずれのうち
の少なくとも一方に基づいて、受信した衛星信号がマルチパス誤差を含むか否かを判断し
、マルチパス誤差を含む衛星信号を使用しないように仰角マスクの設定値を設定すること
ができる。
A satellite signal including a multipath error generally has a lower reception intensity than a regular satellite signal, and a time information shift occurs between the satellite signal and the regular satellite signal. Therefore, whether or not the received satellite signal includes a multipath error based on the reception intensity of the received satellite signal and at least one of the difference between the time information included in the satellite signal and the time information of the reception point. And the setting value of the elevation mask can be set so as not to use the satellite signal including the multipath error.

[適用例5]
本発明のタイミング信号生成装置では、前記タイミング信号生成部は、経時的に蓄積さ
れている前記情報に基づいて、前記仰角マスクの設定値を変更することが好ましい。
これにより、設置場所の1日のマルチパスの発生状況を的確に把握した上で、仰角マス
クの設定値を最適化することができる。
[Application Example 5]
In the timing signal generation device of the present invention, it is preferable that the timing signal generation unit changes a setting value of the elevation mask based on the information accumulated with time.
As a result, the setting value of the elevation angle mask can be optimized after accurately grasping the occurrence state of the multi-path in the installation place in one day.

[適用例6]
本発明のタイミング信号生成装置では、前記位置情報生成部は、前記仰角マスクの設定
値よりも小さい仰角にある位置情報衛星を含む複数の位置情報衛星から送信された衛星信
号に基づいて、受信点の位置情報を生成可能であることが好ましい。
これにより、タイミング信号を生成する際よりも広い範囲内の仰角にある位置情報衛星
から送信された衛星信号を用いて、受信点の位置情報を迅速かつ高精度に生成することが
できる。
[Application Example 6]
In the timing signal generation device of the present invention, the position information generation unit receives a reception point based on satellite signals transmitted from a plurality of position information satellites including position information satellites at an elevation angle smaller than a setting value of the elevation angle mask. It is preferable that position information can be generated.
As a result, the position information of the reception point can be generated quickly and with high accuracy using the satellite signal transmitted from the position information satellite at an elevation angle within a wider range than when the timing signal is generated.

[適用例7]
本発明のタイミング信号生成装置では、前記位置情報生成部は、衛星信号に基づいて測
位計算を行う測位計算部を含み、所定時間に亘る前記測位計算部による複数の前記測位計
算の結果における最頻値または中央値に基づいて、受信点の位置情報を生成することが好
ましい。
これにより、受信環境の劣化により測位計算の誤差が大きくなっても、誤差の大きい測
位結果の影響を受け難くなり、その結果、タイミング信号の精度を高めることができる。
[Application Example 7]
In the timing signal generation device of the present invention, the position information generation unit includes a positioning calculation unit that performs a positioning calculation based on a satellite signal, and a mode in a plurality of positioning calculation results by the positioning calculation unit over a predetermined time. It is preferable to generate the position information of the reception point based on the value or the median value.
As a result, even if the positioning calculation error increases due to the deterioration of the reception environment, it becomes difficult to be influenced by the positioning result having a large error, and as a result, the accuracy of the timing signal can be improved.

[適用例8]
本発明のタイミング信号生成装置では、クロック信号を出力する発振器と、
前記クロック信号を前記タイミング信号に同期させる同期制御部と、を備えていること
が好ましい。
これにより、発振器が出力するクロック信号を正確なタイミング信号に同期させること
で、発振器の精度よりも高い精度のクロック信号を生成することができる。また、発振器
として原子発振器や恒温槽型水晶発振器等の高精度な発振器を用いることにより、仰角マ
スクの設定値以上の仰角にある位置情報衛星が存在しない状態においても、高精度なタイ
ミング信号を生成することができる。
[Application Example 8]
In the timing signal generation device of the present invention, an oscillator that outputs a clock signal;
And a synchronization control unit that synchronizes the clock signal with the timing signal.
Thus, by synchronizing the clock signal output from the oscillator with the accurate timing signal, it is possible to generate a clock signal with higher accuracy than the accuracy of the oscillator. In addition, by using a high-accuracy oscillator such as an atomic oscillator or a thermostatic chamber crystal oscillator as the oscillator, a highly accurate timing signal can be generated even when there is no position information satellite at an elevation angle higher than the elevation mask set value. can do.

[適用例9]
本発明の電子機器は、本発明のタイミング信号生成装置を備えていることを特徴とする

これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
[適用例10]
本発明の移動体は、本発明のタイミング信号生成装置を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
[Application Example 9]
An electronic apparatus according to the present invention includes the timing signal generation device according to the present invention.
Thereby, an electronic device having excellent reliability can be provided.
[Application Example 10]
The moving body of the present invention includes the timing signal generation device of the present invention.
Thereby, the mobile body which has the outstanding reliability can be provided.

本発明の第1実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a timing signal generation device according to a first embodiment of the present invention. GPS衛星から送信される航法メッセージの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the navigation message transmitted from a GPS satellite. 図1に示すタイミング信号生成装置が備えるGPS受信機の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the GPS receiver with which the timing signal generation apparatus shown in FIG. 1 is provided. 図3に示すGPS受信機における通常測位モードと位置固定モードでの処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence in the normal positioning mode and position fixing mode in the GPS receiver shown in FIG. 図3に示すGPS受信機における1PPS出力の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the processing procedure of 1PPS output in the GPS receiver shown in FIG. 図1に示すタイミング信号生成装置の処理部によるGPS受信機の制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of control of the GPS receiver by the process part of the timing signal generation apparatus shown in FIG. (A)は、GPS衛星の捕捉数が多いが受信強度が小さい場合の測位計算結果を示す表、(B)は、受信強度が大きいがGPS衛星の捕捉数が少ない場合の測位計算結果を示す表である。(A) is a table showing the positioning calculation results when the number of GPS satellites is large but the reception strength is low, and (B) is the positioning calculation results when the reception strength is high but the number of GPS satellites is small. It is a table. (a)は、通常測位モードにおける作用を説明するための模式図、(b)は、位置固定モードにおける作用を説明するための図である。(A) is a schematic diagram for demonstrating the effect | action in normal positioning mode, (b) is a figure for demonstrating the effect | action in position fixing mode. 本発明の第2実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the timing signal generator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図9に示すタイミング信号生成装置が備えるGPS受信機における1PPS選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process procedure of 1PPS selection in the GPS receiver with which the timing signal generation apparatus shown in FIG. 9 is provided. 本発明の第3実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the timing signal generation apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図11に示すタイミング信号生成装置が備えるGPS受信機における1PPS選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process procedure of 1PPS selection in the GPS receiver with which the timing signal generation apparatus shown in FIG. 11 is provided. 本発明の電子機器の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of the electronic device of this invention. 本発明の移動体の実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment of the mobile body of this invention.

以下、本発明のタイミング信号生成装置、電子機器および移動体を添付図面に示す実施
形態に基づいて詳細に説明する。
1.タイミング信号生成装置
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図であ
る。
Hereinafter, a timing signal generation device, an electronic device, and a moving body of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
1. Timing signal generator <First embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a timing signal generation device according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すタイミング信号生成装置1は、GPS受信機10、処理部(CPU)20、
原子発振器30、温度センサー40、GPSアンテナ50を含んで構成されている。
なお、タイミング信号生成装置1は、構成要素の一部または全部が物理的に分離されて
いてもよいし、一体化されていてもよい。例えば、GPS受信機10と処理部(CPU)
20はそれぞれ別個のICで実現されていてもよいし、GPS受信機10と処理部(CP
U)20は1チップのICとして実現されていてもよい。
A timing signal generator 1 shown in FIG. 1 includes a GPS receiver 10, a processing unit (CPU) 20,
An atomic oscillator 30, a temperature sensor 40, and a GPS antenna 50 are included.
Note that the timing signal generation device 1 may be partly or entirely physically separated from each other or may be integrated. For example, GPS receiver 10 and processing unit (CPU)
20 may be realized by separate ICs, or the GPS receiver 10 and the processing unit (CP
U) 20 may be realized as a one-chip IC.

このタイミング信号生成装置1は、GPS衛星2(位置情報衛星の一例)から送信され
た信号を受信し、高精度の1PPSを生成するものである。
GPS衛星2は、地球の上空の所定の軌道上を周回しており、搬送波である1.575
42GHzの電波(L1波)に航法メッセージおよびC/Aコード(Coarse/Acquisition
Code)を重畳(搬送波を変調)させた衛星信号を地上に送信している。
The timing signal generator 1 receives a signal transmitted from a GPS satellite 2 (an example of a position information satellite) and generates a highly accurate 1PPS.
The GPS satellite 2 orbits a predetermined orbit above the earth and has a carrier wave of 1.575.
Navigation message and C / A code (Coarse / Acquisition) to 42 GHz radio wave (L1 wave)
Code) is superimposed (modulated carrier wave) and the satellite signal is transmitted to the ground.

C/Aコードは、現在約30個存在するGPS衛星2の衛星信号を識別するためのもの
であり、各chipが+1または−1のいずれかである1023chip(1ms周期)
からなる固有のパターンである。したがって、衛星信号と各C/Aコードのパターンの相
関をとることにより、衛星信号に重畳されているC/Aコードを検出することができる。
各GPS衛星2が送信する衛星信号(具体的には航法メッセージ)には、各GPS衛星
2の軌道上の位置を示す軌道情報が含まれている。また、各GPS衛星2は原子時計を搭
載しており、衛星信号には、原子時計で計時された極めて正確な時刻情報が含まれている
。したがって、4つ以上のGPS衛星2からの衛星信号を受信し、各衛星信号に含まれて
いる軌道情報および時刻情報を用いて測位計算を行うことで、受信点(GPSアンテナ5
0の設置場所)の位置と時刻の正確な情報を得ることができる。具体的には、受信点の3
次元位置(x,y,z)および時刻tを4つの変数とする4次元方程式を立ててその解を
求めればよい。
The C / A code is for identifying satellite signals of about 30 GPS satellites 2 that are present, and each chip is either +1 or −1 1023 chips (1 ms period)
It is a unique pattern consisting of Therefore, by correlating the satellite signal and the pattern of each C / A code, the C / A code superimposed on the satellite signal can be detected.
The satellite signal (specifically, navigation message) transmitted by each GPS satellite 2 includes orbit information indicating the position of each GPS satellite 2 on the orbit. Each GPS satellite 2 has an atomic clock, and the satellite signal includes extremely accurate time information measured by the atomic clock. Accordingly, by receiving satellite signals from four or more GPS satellites 2 and performing positioning calculation using the orbit information and time information included in each satellite signal, the reception point (GPS antenna 5
It is possible to obtain accurate information on the position and time of (0 installation place). Specifically, the reception point 3
What is necessary is just to set up the 4-dimensional equation which makes a dimensional position (x, y, z) and time t four variables, and to obtain the solution.

なお、受信点の位置が既知である場合、1つ以上のGPS衛星2からの衛星信号を受信
し、各衛星信号に含まれている時刻情報を用いて受信点の時刻情報を得ることができる。
また、各衛星信号に含まれている軌道情報を用いて、各GPS衛星2の時刻と受信点の
時刻との差の情報を得ることができる。なお、地上のコントロールセグメントにより各G
PS衛星2に搭載されている原子時計のわずかな時刻誤差が測定されており、衛星信号に
はその時刻誤差を補正するための時刻補正パラメーターも含まれており、この時刻補正パ
ラメーターを用いて受信点の時刻を補正することで極めて正確な時刻情報を得ることがで
きる。
When the position of the reception point is known, the satellite signal from one or more GPS satellites 2 can be received, and the time information of the reception point can be obtained using the time information included in each satellite signal. .
Also, information on the difference between the time of each GPS satellite 2 and the time of the reception point can be obtained using the orbit information included in each satellite signal. Each G is controlled by the ground control segment.
A slight time error of the atomic clock mounted on the PS satellite 2 is measured, and the satellite signal also includes a time correction parameter for correcting the time error, and reception is performed using this time correction parameter. By correcting the time of the points, extremely accurate time information can be obtained.

図2は、GPS衛星から送信される航法メッセージの構成を示す図である。
図2(A)に示すように、航法メッセージは、全ビット数1500ビットのメインフレ
ームを1単位とするデータとして構成されている。メインフレームは、それぞれ300ビ
ットの5つのサブフレーム1〜5に分割されている。1つのサブフレームのデータは、各
GPS衛星2から6秒で送信される。したがって、1つのメインフレームのデータは、各
GPS衛星2から30秒で送信される。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a navigation message transmitted from a GPS satellite.
As shown in FIG. 2 (A), the navigation message is configured as data with a main frame having a total number of 1500 bits as one unit. The main frame is divided into five sub-frames 1 to 5 each having 300 bits. Data of one subframe is transmitted from each GPS satellite 2 in 6 seconds. Accordingly, data of one main frame is transmitted from each GPS satellite 2 in 30 seconds.

サブフレーム1には、週番号データ(WN)等の衛星補正データが含まれている。週番
号データは、GPS衛星2の時刻が含まれる週を表す情報である。GPS衛星2の時刻の
起点は、UTC(世界標準時)における1980年1月6日00:00:00であり、こ
の日に始まる週は週番号0となっている。週番号データは、1週間単位で更新される。
サブフレーム2、3には、エフェメリスパラメータ(各GPS衛星2の詳細な軌道情報
)が含まれる。また、サブフレーム4、5には、アルマナックパラメータ(全GPS衛星
2の概略軌道情報)が含まれている。
Subframe 1 includes satellite correction data such as week number data (WN). The week number data is information representing a week including the time of the GPS satellite 2. The starting time of the GPS satellite 2 is UTC (Universal Standard Time) on January 6, 1980, 00:00:00, and the week starting on this day has a week number 0. Week number data is updated on a weekly basis.
The subframes 2 and 3 include ephemeris parameters (detailed orbit information of each GPS satellite 2). The subframes 4 and 5 include almanac parameters (general orbit information of all GPS satellites 2).

さらに、サブフレーム1〜5の各先頭には、30ビットのTLM(Telemetry word)デ
ータが格納されたTLM(Telemetry)ワードと、30ビットのHOW(hand over word
)データが格納されたHOWワードとが含まれている。
したがって、TLMワードやHOWワードは、GPS装置衛星2から6秒間隔で送信さ
れるのに対し、週番号データ等の衛星補正データ、エフェメリスパラメータ、アルマナッ
クパラメータは30秒間隔で送信される。
Further, at the head of each of the subframes 1 to 5, a TLM (Telemetry) word storing 30-bit TLM (Telemetry word) data and a 30-bit HOW (hand over word)
) HOW word in which data is stored.
Accordingly, TLM words and HOW words are transmitted from the GPS device satellite 2 at intervals of 6 seconds, whereas satellite correction data such as week number data, ephemeris parameters, and almanac parameters are transmitted at intervals of 30 seconds.

図2(B)に示すように、TLMワードには、プリアンブルデータ、TLMメッセージ
、Reservedビット、パリティデータが含まれている。
図2(C)に示すように、HOWワードには、TOW(Time of Week)(以下、「Zカ
ウント」ともいう)という時刻情報が含まれている。Zカウントデータは毎週日曜日の0
時からの経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の0時に0に戻るようになっている。つ
まり、Zカウントデータは、週の初めから一週間毎に示される秒単位の情報であって、経
過時間が1.5秒単位で表した数となっている。ここで、Zカウントデータは、次のサブ
フレームデータの先頭ビットが送信される時刻情報を示す。例えば、サブフレーム1のZ
カウントデータは、サブフレーム2の先頭ビットが送信される時刻情報を示す。また、H
OWワードには、サブフレームのIDを示す3ビットのデータ(IDコード)も含まれてい
る。すなわち、図2(A)に示すサブフレーム1〜5のHOWワードには、それぞれ「0
01」、「010」、「011」、「100」、「101」のIDコードが含まれている
As shown in FIG. 2B, the TLM word includes preamble data, a TLM message, a reserved bit, and parity data.
As shown in FIG. 2C, the HOW word includes time information called TOW (Time of Week) (hereinafter also referred to as “Z count”). Z count data is 0 every Sunday
The elapsed time from the time is displayed in seconds, and returns to 0 at 0 o'clock on the next Sunday. That is, the Z count data is information in seconds indicated every week from the beginning of the week, and the elapsed time is a number expressed in units of 1.5 seconds. Here, the Z count data indicates time information at which the first bit of the next subframe data is transmitted. For example, Z of subframe 1
The count data indicates time information at which the first bit of subframe 2 is transmitted. H
The OW word also includes 3-bit data (ID code) indicating the ID of the subframe. That is, each of the HOW words of subframes 1 to 5 shown in FIG.
ID codes “01”, “010”, “011”, “100”, and “101” are included.

サブフレーム1に含まれる週番号データとサブフレーム1〜5に含まれるHOWワード
(Zカウントデータ)を取得することで、GPS衛星2の時刻を計算することができる。
なお、以前に週番号データを取得し、週番号データを取得した時期からの経過時間を内部
でカウントしておけば、週番号データを毎回取得しなくてもGPS衛星2の現在の週番号
データを得ることができる。したがって、Zカウントデータのみを取得すれば、GPS衛
星2の現在の時刻を概算で知ることができる。
以上説明したような衛星信号は、図1に示すGPSアンテナ50を介して、GPS受信
機10で受信される。
By acquiring the week number data included in subframe 1 and the HOW word (Z count data) included in subframes 1 to 5, the time of GPS satellite 2 can be calculated.
If the week number data is acquired previously and the elapsed time from the time when the week number data was acquired is counted internally, the current week number data of the GPS satellite 2 can be obtained without acquiring the week number data every time. Can be obtained. Therefore, if only the Z count data is acquired, the current time of the GPS satellite 2 can be known roughly.
The satellite signal as described above is received by the GPS receiver 10 via the GPS antenna 50 shown in FIG.

GPSアンテナ50は、衛星信号を含む各種の電波を受信するアンテナであり、GPS
受信機10に接続されている。
GPS受信機10(衛星信号受信部の一例)は、GPSアンテナ50を介して受信した
衛星信号に基づいて、各種の処理を行う。
具体的に説明すると、GPS受信機10は、通常測位モード(第1のモードの一例)お
よび位置固定モード(第2のモードの一例)を有し、処理部(CPU)20からの制御コ
マンド(モード設定用の制御コマンド)に応じて通常測位モードと位置固定モードのいず
れかに設定される。
The GPS antenna 50 is an antenna that receives various radio waves including satellite signals.
Connected to the receiver 10.
The GPS receiver 10 (an example of a satellite signal receiving unit) performs various processes based on the satellite signal received via the GPS antenna 50.
More specifically, the GPS receiver 10 has a normal positioning mode (an example of the first mode) and a position fixing mode (an example of the second mode), and a control command (CPU) ( Depending on the mode setting control command), either the normal positioning mode or the fixed position mode is set.

GPS受信機10は、通常測位モードでは、測位計算部として機能し、複数(好ましく
は4個以上)のGPS衛星2から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に含ま
れる軌道情報(具体的には、前述したエフェメリスデータやアルマナックデータ等)およ
び時刻情報(具体的には、前述した週番号データやZカウントデータ等)に基づいて測位
計算を行う。
In the normal positioning mode, the GPS receiver 10 functions as a positioning calculation unit, receives satellite signals transmitted from a plurality (preferably four or more) of GPS satellites 2, and orbit information ( Specifically, positioning calculation is performed based on the above-described ephemeris data, almanac data, etc.) and time information (specifically, the above-described week number data, Z count data, etc.).

また、GPS受信機10は、位置固定モードでは、タイミング信号生成部として機能し
、少なくとも1つのGPS衛星2から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に
含まれる軌道情報および時刻情報と設定された受信点の位置情報とに基づいて、1PPS
(1 Pulse Per Second)を生成する。1PPS(基準時刻に同期したタイミング信号の一
例)は、UTC(世界標準時)と完全同期したパルス信号であり、1秒毎に1パルスを含
む。
Further, the GPS receiver 10 functions as a timing signal generation unit in the position fixing mode, receives a satellite signal transmitted from at least one GPS satellite 2, and includes orbit information and time information included in the received satellite signal. 1PPS based on the position information of the set reception point
(1 Pulse Per Second) is generated. 1 PPS (an example of a timing signal synchronized with a reference time) is a pulse signal that is completely synchronized with UTC (Universal Standard Time), and includes one pulse per second.

以下、GPS受信機10の構成について詳述する。
図3は、図1に示すタイミング信号生成装置が備えるGPS受信機の構成例を示すブロ
ック図である。
図3に示すGPS受信機10は、SAW(Surface Acoustic Wave:表面弾性波)フィ
ルター11、RF処理部12、ベースバンド処理部13および温度補償型水晶発振器(T
CXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator)14を含んで構成されている。
Hereinafter, the configuration of the GPS receiver 10 will be described in detail.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a GPS receiver included in the timing signal generation device illustrated in FIG. 1.
A GPS receiver 10 shown in FIG. 3 includes a SAW (Surface Acoustic Wave) filter 11, an RF processing unit 12, a baseband processing unit 13, and a temperature compensated crystal oscillator (T
CXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) 14 is included.

SAWフィルター11は、GPSアンテナ50が受信した電波から衛星信号を抽出する
処理を行う。このSAWフィルター11は、1.5GHz帯の信号を通過させるバンドパ
スフィルターとして構成される。
RF処理部12は、PLL(Phase Locked Loop)121、LNA(Low Noise Amplifi
er)122、ミキサー123、IFアンプ124、IF(Intermediate Frequency:中間
周波数)フィルター125およびADC(A/D変換器)126を含んで構成されている
The SAW filter 11 performs a process of extracting a satellite signal from the radio wave received by the GPS antenna 50. The SAW filter 11 is configured as a bandpass filter that passes a 1.5 GHz band signal.
The RF processing unit 12 includes a PLL (Phase Locked Loop) 121, an LNA (Low Noise Amplifi).
er) 122, a mixer 123, an IF amplifier 124, an IF (Intermediate Frequency) filter 125, and an ADC (A / D converter) 126.

PLL121は、数十MHz程度で発振するTCXO14の発振信号を1.5GHz帯
の周波数に逓倍したクロック信号を生成する。
SAWフィルター11が抽出した衛星信号は、LNA122で増幅される。LNA12
2で増幅された衛星信号は、ミキサー123でPLL121が出力するクロック信号とミ
キシングされて中間周波数帯(例えば、数MHz)の信号(IF信号)にダウンコンバー
トされる。ミキサー123でミキシングされた信号は、IFアンプ124で増幅される。
The PLL 121 generates a clock signal obtained by multiplying the oscillation signal of the TCXO 14 that oscillates at about several tens of MHz to a frequency of 1.5 GHz band.
The satellite signal extracted by the SAW filter 11 is amplified by the LNA 122. LNA12
The satellite signal amplified at 2 is mixed with the clock signal output from the PLL 121 by the mixer 123 and down-converted to an intermediate frequency band (for example, several MHz) signal (IF signal). The signal mixed by the mixer 123 is amplified by the IF amplifier 124.

ミキサー123でのミキシングにより、IF信号とともにGHzオーダーの高周波信号
も生成されるため、IFアンプ124はIF信号とともにこの高周波信号も増幅する。I
Fフィルター125は、IF信号を通過させるとともに、この高周波信号を除去する(正
確には、所定のレベル以下に減衰させる)。IFフィルター125を通過したIF信号は
ADC(A/D変換器)126でデジタル信号に変換される。
Since the mixer 123 generates a high-frequency signal in the order of GHz along with the IF signal, the IF amplifier 124 amplifies the high-frequency signal together with the IF signal. I
The F filter 125 passes the IF signal and removes the high-frequency signal (precisely, it is attenuated below a predetermined level). The IF signal that has passed through the IF filter 125 is converted into a digital signal by an ADC (A / D converter) 126.

ベースバンド処理部13は、DSP(Digital Signal Processor)131、CPU(Ce
ntral Processing Unit)132、SRAM(Static Random Access Memory)133およ
びRTC(リアルタイムクロック)134を含んで構成されており、TCXO14の発振
信号をクロック信号として各種処理を行う。
DSP131とCPU132は、協働しながら、IF信号からベースバンド信号を復調
し、航法メッセージに含まれる軌道情報や時刻情報を取得し、通常測位モードの処理ある
いは位置固定モードの処理を行う。
The baseband processing unit 13 includes a DSP (Digital Signal Processor) 131, a CPU (Ce
It includes a ntral processing unit (132) 132, a static random access memory (SRAM) 133, and an RTC (real time clock) 134, and performs various processes using the oscillation signal of the TCXO 14 as a clock signal.
The DSP 131 and the CPU 132 cooperate with each other to demodulate the baseband signal from the IF signal, acquire trajectory information and time information included in the navigation message, and perform processing in the normal positioning mode or position fixing mode.

SRAM133は、取得された時刻情報や軌道情報、所定の制御コマンド(位置設定用
の制御コマンド)に応じて設定された受信点の位置情報、位置固定モードで用いる仰角マ
スク等を記憶するためのものである。RTC134は、ベースバンド処理を行うためのタ
イミングを生成するものである。このRTC134は、TCXO14からのクロック信号
でカウントアップされる。
The SRAM 133 stores time information and trajectory information acquired, position information of reception points set in accordance with predetermined control commands (position setting control commands), elevation angle masks used in the position fixing mode, and the like. It is. The RTC 134 generates timing for performing baseband processing. The RTC 134 is counted up by the clock signal from the TCXO 14.

具体的には、ベースバンド処理部13は、各C/Aコードと同一のパターンのローカル
コードを発生し、ベースバンド信号に含まれる各C/Aコードとローカルコードの相関を
とる処理(衛星サーチ)を行う。そして、ベースバンド処理部13は、各ローカルコード
に対する相関値がピークになるようにローカルコードの発生タイミングを調整し、相関値
が閾値以上となる場合にはそのローカルコードをC/AコードとするGPS衛星2に同期
(GPS衛星2を捕捉)したものと判断する。なお、GPSでは、すべてのGPS衛星2
が異なるC/Aコードを用いて同一周波数の衛星信号を送信するCDMA(Code Divisio
n Multiple Access)方式を採用している。したがって、受信した衛星信号に含まれるC
/Aコードを判別することで、捕捉可能なGPS衛星2を検索することができる。
Specifically, the baseband processing unit 13 generates a local code having the same pattern as each C / A code, and performs a process (satellite search) for correlating each C / A code included in the baseband signal with the local code. )I do. Then, the baseband processing unit 13 adjusts the local code generation timing so that the correlation value for each local code has a peak, and when the correlation value is equal to or greater than the threshold, the local code is set as the C / A code. It is determined that the GPS satellite 2 is synchronized (GPS satellite 2 is captured). In GPS, all GPS satellites 2
CDMA (Code Divisio) that transmits satellite signals of the same frequency using different C / A codes
n Multiple Access) method. Therefore, C included in the received satellite signal
By determining the / A code, the GPS satellites 2 that can be captured can be searched.

また、ベースバンド処理部13は、捕捉したGPS衛星2の軌道情報や時刻情報を取得
するために、当該GPS衛星2のC/Aコードと同一のパターンのローカルコードとベー
スバンド信号をミキシングする処理を行う。ミキシングされた信号には、捕捉したGPS
衛星2の軌道情報や時刻情報を含む航法メッセージが復調される。そして、ベースバンド
処理部13は、航法メッセージに含まれる軌道情報や時刻情報を取得し、SRAM133
に記憶する処理を行う。
Further, the baseband processing unit 13 mixes a local code and a baseband signal having the same pattern as the C / A code of the GPS satellite 2 in order to acquire the orbit information and time information of the captured GPS satellite 2. I do. The mixed signal contains the captured GPS
The navigation message including the orbit information and time information of the satellite 2 is demodulated. Then, the baseband processing unit 13 acquires trajectory information and time information included in the navigation message, and the SRAM 133
The process to memorize is performed.

また、ベースバンド処理部13は、所定の制御コマンド(具体的にはモード設定用の制
御コマンド)を受信し、通常測位モードと位置固定モードのいずれかに設定される。ベー
スバンド処理部13は、通常測位モードでは、SRAM133に記憶されている4つ以上
のGPS衛星2の軌道情報および時刻情報を用いて測位計算を行う。
また、ベースバンド処理部13は、位置固定モードでは、SRAM133に記憶されて
いる1つ以上のGPS衛星2の軌道情報と、SRAM133に記憶されている受信点の位
置情報とを用いて高精度の1PPSを出力する。具体的には、ベースバンド処理部13は
、RTC134の一部に1PPSの各パルスの発生タイミングをカウントする1PPSカ
ウンターを備えており、GPS衛星2の軌道情報と受信点の位置情報とを用いて、GPS
衛星2から送信された衛星信号が受信点まで到達するのに要する伝搬遅延時間を計算し、
この伝搬遅延時間に基づき1PPSカウンターの設定値を最適値に変更する。
The baseband processing unit 13 receives a predetermined control command (specifically, a mode setting control command), and is set to either the normal positioning mode or the position fixing mode. In the normal positioning mode, the baseband processing unit 13 performs positioning calculation using orbit information and time information of four or more GPS satellites 2 stored in the SRAM 133.
Further, the baseband processing unit 13 uses the orbit information of one or more GPS satellites 2 stored in the SRAM 133 and the position information of the reception points stored in the SRAM 133 in the position fixing mode. 1PPS is output. Specifically, the baseband processing unit 13 includes a 1PPS counter that counts the generation timing of each 1PPS pulse in a part of the RTC 134, and uses the orbit information of the GPS satellite 2 and the position information of the reception point. , GPS
Calculate the propagation delay time required for the satellite signal transmitted from the satellite 2 to reach the reception point,
Based on this propagation delay time, the set value of the 1PPS counter is changed to an optimum value.

特に、ベースバンド処理部13は、位置固定モードにおいて、SRAM133に記憶さ
れている仰角マスクを用いて、SRAM133に記憶されている軌道情報に係るGPS衛
星2の仰角が仰角マスクの設定値以上か否かを判断し、SRAM133に記憶されている
軌道情報から、仰角マスクの設定値以上の仰角にあるGPS衛星2の軌道情報を少なくと
も1つ選択し、その選択された軌道情報と、SRAM133に記憶されている受信点の位
置情報とを用いて高精度の1PPSを出力する。具体的には、ベースバンド処理部13は
、GPS衛星2の軌道情報(エフェメリスパラメータ)を用いてGPS衛星2の位置座標
を求め、その位置座標と受信点の位置情報(位置座標)とを用いてGPS衛星2の仰角を
求めた後、その仰角が仰角マスクの設定値以上か否かを判断し、仰角マスクの設定値以上
の仰角にあるGPS衛星2の軌道情報を選択し、その後、前述したように伝搬遅延時間を
計算し、この伝搬遅延時間に基づき1PPSカウンターの設定値を最適値に変更する。
In particular, the baseband processing unit 13 uses the elevation mask stored in the SRAM 133 in the fixed position mode, and whether the elevation angle of the GPS satellite 2 related to the orbit information stored in the SRAM 133 is equal to or greater than the set value of the elevation mask. From the orbit information stored in the SRAM 133, at least one GPS satellite 2 orbit information at an elevation angle equal to or greater than the set value of the elevation mask is selected, and the selected orbit information and the SRAM 133 are stored. 1PPS with high accuracy is output using the position information of the receiving point. Specifically, the baseband processing unit 13 obtains the position coordinates of the GPS satellite 2 using the orbit information (ephemeris parameter) of the GPS satellite 2, and uses the position coordinates and the position information (position coordinates) of the reception point. After determining the elevation angle of the GPS satellite 2, it is determined whether or not the elevation angle is equal to or greater than the set value of the elevation mask, and the orbit information of the GPS satellite 2 at an elevation angle equal to or greater than the set value of the elevation mask is selected. The propagation delay time is calculated as described above, and the set value of the 1PPS counter is changed to the optimum value based on this propagation delay time.

なお、ベースバンド処理部13は、通常測位モードにおいて、測位計算で得られた受信
点の時刻情報に基づき1PPSを出力してもよく、位置固定モードにおいて、複数のGP
S衛星2が捕捉できれば測位計算を行ってもよい。
また、ベースバンド処理部13は、測位計算の結果の位置情報や時刻情報、受信状況(
GPS衛星2の捕捉数、衛星信号の強度等)等の各種情報を含むNMEAデータを出力す
る。
以上説明したように構成されたGPS受信機10の動作は、図1に示す処理部(CPU
)20により制御される。
Note that the baseband processing unit 13 may output 1 PPS based on the reception point time information obtained by the positioning calculation in the normal positioning mode. In the position fixing mode, the baseband processing unit 13 may output a plurality of GPs.
If the S satellite 2 can be captured, the positioning calculation may be performed.
In addition, the baseband processing unit 13 receives position information and time information as a result of positioning calculation, reception status (
NMEA data including various information such as the number of GPS satellites 2 captured and the intensity of the satellite signal is output.
The operation of the GPS receiver 10 configured as described above is performed by the processing unit (CPU shown in FIG.
) 20.

処理部20(衛星信号受信制御装置の一例)は、GPS受信機10に対して各種の制御
コマンドを送信してGPS受信機10の動作を制御し、GPS受信機10が出力する1P
PSやNMEAデータを受け取って各種の処理を行う。なお、処理部20は、例えば、任
意のメモリーに記憶されているプログラムにしたがって、各種処理を行ってもよい。
この処理部20は、位相比較器21、ループフィルター22、DSP(Digital Signal
Processor)23、分周器24およびGPS制御部25を含んで構成されている。なお、
DSP23とGPS制御部25とは一つの部品で構成されていてもよい。
The processing unit 20 (an example of a satellite signal reception control device) transmits various control commands to the GPS receiver 10 to control the operation of the GPS receiver 10 and outputs 1P output from the GPS receiver 10.
Receives PS and NMEA data and performs various processes. The processing unit 20 may perform various processes according to a program stored in an arbitrary memory, for example.
The processing unit 20 includes a phase comparator 21, a loop filter 22, and a DSP (Digital Signal
Processor) 23, frequency divider 24, and GPS control unit 25. In addition,
The DSP 23 and the GPS control unit 25 may be composed of a single component.

DSP23は、GPS受信機10から定期的に(例えば、1秒毎に)NMEAデータを
取得し、NMEAデータに含まれる位置情報(GPS受信機10による通常測位モードで
の測位計算の結果)を集めて所定時間における統計情報を作成し、その統計情報(平均値
、最頻値または中央値)に基づいて、受信点の位置情報を生成する処理を行う。ここで、
GPS受信機10およびDSP23を含む構成は、複数のGPS衛星2から送信された衛
星信号を受信し、受信した衛星信号に基づいて、受信点の位置情報を生成する位置情報生
成部を構成する。なお、DSP23は、例えば、測位計算の結果の平均値、最頻値または
中央値をそのまま受信点の位置情報としてもよいし、平均値、最頻値または中央値に近い
値を用いてもよく、もしくは平均値、最頻値または中央値を用いて更に計算して求めたも
のを使用してもよい。
The DSP 23 periodically acquires NMEA data from the GPS receiver 10 (for example, every second) and collects position information (results of positioning calculation in the normal positioning mode by the GPS receiver 10) included in the NMEA data. Statistical information for a predetermined time is created, and processing for generating position information of reception points is performed based on the statistical information (average value, mode value, or median value). here,
The configuration including the GPS receiver 10 and the DSP 23 constitutes a position information generation unit that receives satellite signals transmitted from a plurality of GPS satellites 2 and generates position information of reception points based on the received satellite signals. Note that the DSP 23 may use, for example, the average value, the mode value, or the median value of the positioning calculation result as it is as the position information of the reception point, or may use a value close to the average value, the mode value, or the median value. Alternatively, a value obtained by further calculation using an average value, a mode value, or a median value may be used.

GPS制御部25(受信制御部の一例)は、GPS受信機10に各種の制御コマンドを
送信し、GPS受信機10の動作を制御する。具体的には、GPS制御部25は、GPS
受信機10にモード設定用の制御コマンドを送信し、GPS受信機10を通常測位モード
から位置固定モードに切り替える処理を行う。また、GPS制御部25は、GPS受信機
10を通常測位モードから位置固定モードに切り替える前に、GPS受信機10に位置設
定用の制御コマンドを送信し、DSP23が生成した受信点の位置情報をGPS受信機1
0に設定する処理を行う。
The GPS control unit 25 (an example of a reception control unit) transmits various control commands to the GPS receiver 10 to control the operation of the GPS receiver 10. Specifically, the GPS control unit 25 is a GPS
A control command for mode setting is transmitted to the receiver 10, and the GPS receiver 10 is switched from the normal positioning mode to the position fixing mode. Further, the GPS control unit 25 transmits a position setting control command to the GPS receiver 10 before switching the GPS receiver 10 from the normal positioning mode to the position fixing mode, and receives the position information of the reception point generated by the DSP 23. GPS receiver 1
Processing to set to 0 is performed.

分周器24は、原子発振器30が出力するクロック信号(周波数:f)をf分周し、1
Hzの分周クロック信号を出力する。
位相比較器21は、GPS受信機10が出力する1PPSと分周器24が出力する1H
zの分周クロック信号とを位相比較する。位相比較器21の比較結果の位相差信号は、ル
ープフィルター22を介して原子発振器30に入力される。ループフィルター22のパラ
メーターは、DSP23により設定される。
分周器24が出力する1Hzの分周クロック信号は、GPS受信機10が出力する1P
PSと同期しており、タイミング信号生成装置1は、この分周クロック信号をUTCと同
期した極めて周波数精度の高い1PPSとして外部に出力する。また、タイミング信号生
成装置1は、1PPSと同期して1秒毎に最新のNMEAデータを外部に出力する。
The frequency divider 24 divides the clock signal (frequency: f) output from the atomic oscillator 30 by f, and 1
Outputs a frequency-divided clock signal of Hz.
The phase comparator 21 includes 1PPS output from the GPS receiver 10 and 1H output from the frequency divider 24.
Phase comparison with z divided clock signal. The phase difference signal as a comparison result of the phase comparator 21 is input to the atomic oscillator 30 via the loop filter 22. The parameters of the loop filter 22 are set by the DSP 23.
The 1 Hz frequency-divided clock signal output from the frequency divider 24 is 1P output from the GPS receiver 10.
Synchronized with PS, the timing signal generator 1 outputs this divided clock signal to the outside as 1 PPS with extremely high frequency accuracy synchronized with UTC. In addition, the timing signal generation device 1 outputs the latest NMEA data to the outside every second in synchronization with 1 PPS.

原子発振器30は、原子のエネルギー遷移を利用した周波数精度の高いクロック信号を
出力可能な発振器であり、例えば、ルビジウム原子やセシウム原子を用いた原子発振器が
広く知られている。原子発振器30として、例えば、EIT(Electromagnetically Indu
ced Transparency)現象(CPT(Coherent Population Trapping)現象とも呼ばれる)
を利用した原子発振器や、光マイクロ2重共鳴現象を利用した原子発振器等を利用するこ
とができる。タイミング信号生成装置1は、原子発振器30が出力する周波数がfのクロ
ック信号も外部に出力する。
The atomic oscillator 30 is an oscillator that can output a clock signal with high frequency accuracy using energy transition of atoms. For example, an atomic oscillator using rubidium atoms or cesium atoms is widely known. As the atomic oscillator 30, for example, EIT (Electromagnetically Indus
ced Transparency) phenomenon (also called CPT (Coherent Population Trapping) phenomenon)
And an atomic oscillator using the optical micro double resonance phenomenon can be used. The timing signal generator 1 also outputs a clock signal having a frequency f output from the atomic oscillator 30 to the outside.

原子発振器30は、ループフィルター22の出力電圧(制御電圧)に応じて周波数を微
調整可能に構成されており、前述のように、位相比較器21、ループフィルター22、D
SP23および分周器24により、原子発振器30が出力するクロック信号はGPS受信
機10が出力する1PPSに完全に同期する。すなわち、位相比較器21、ループフィル
ター22、DSP23および分周器24による構成は、原子発振器30が出力するクロッ
ク信号を1PPSに同期させる同期制御部として機能する。なお、原子発振器30は、単
体では周波数温度特性が平坦ではないため、原子発振器30の近傍に温度センサー40が
配置されており、DSP23は、温度センサー40の検出値(検出温度)に応じて位相比
較器21の出力電圧を調整することで、原子発振器30の周波数温度特性を温度補償する
処理も行う。
The atomic oscillator 30 is configured such that the frequency can be finely adjusted according to the output voltage (control voltage) of the loop filter 22, and as described above, the phase comparator 21, the loop filter 22, and D
The clock signal output from the atomic oscillator 30 is completely synchronized with 1 PPS output from the GPS receiver 10 by the SP 23 and the frequency divider 24. That is, the configuration of the phase comparator 21, the loop filter 22, the DSP 23, and the frequency divider 24 functions as a synchronization control unit that synchronizes the clock signal output from the atomic oscillator 30 with 1 PPS. In addition, since the frequency temperature characteristic of the atomic oscillator 30 is not flat by itself, the temperature sensor 40 is disposed in the vicinity of the atomic oscillator 30, and the DSP 23 has a phase corresponding to the detection value (detection temperature) of the temperature sensor 40. By adjusting the output voltage of the comparator 21, the temperature temperature characteristic of the atomic oscillator 30 is subjected to temperature compensation.

なお、GPS受信機10が衛星信号を受信できない等の状況(ホールドオーバー)が発
生すると、GPS受信機10が出力する1PPSの精度が劣化し、あるいは、GPS受信
機10が1PPSの出力を停止する。そのような場合、処理部20は、原子発振器30が
出力するクロック信号をGPS受信機10が出力する1PPSに同期させる処理を停止し
て原子発振器30を自走発振させるようにしてもよい。このようにすれば、タイミング信
号生成装置1は、GPS受信機10が出力する1PPSの精度が劣化した場合でも、原子
発振器30の自走発振による周波数精度の高い1PPSを出力することができる。特に、
位置固定モードでは、仰角マスクを用いるため、ホールドオーバーが発生しやすくなるが
、高精度な原子発振器30を用いることにより、仰角マスクの設定値以上の仰角にあるG
PS衛星2が存在しない状態においても、高精度なタイミング信号を生成することができ
る。なお、原子発振器30に代えてダブルオーブンもしくはシングルオーブンの恒温槽型
水晶発振器(OCXO)を用いても、自走発振による周波数精度の高い1PPSを出力す
ることができる。
When a situation (holdover) occurs in which the GPS receiver 10 cannot receive a satellite signal, the accuracy of 1 PPS output from the GPS receiver 10 deteriorates, or the GPS receiver 10 stops outputting 1 PPS. . In such a case, the processing unit 20 may stop the process of synchronizing the clock signal output from the atomic oscillator 30 with 1 PPS output from the GPS receiver 10 and cause the atomic oscillator 30 to self-oscillate. In this way, the timing signal generation device 1 can output 1 PPS with high frequency accuracy due to free-running oscillation of the atomic oscillator 30 even when the accuracy of 1 PPS output from the GPS receiver 10 deteriorates. In particular,
In the fixed position mode, an elevation mask is used, so that holdover is likely to occur. However, by using the high-accuracy atomic oscillator 30, the G at an elevation angle equal to or higher than the set value of the elevation mask is used.
Even in the state where the PS satellite 2 does not exist, a highly accurate timing signal can be generated. Note that even if a double oven or single oven thermostat crystal oscillator (OCXO) is used in place of the atomic oscillator 30, 1 PPS with high frequency accuracy due to free-running oscillation can be output.

以下、通常測位モードおよび位置固定モードについて詳述する。
図4は、図3に示すGPS受信機における通常測位モードと位置固定モードでの処理手
順の一例を示すフローチャートである。
図4に示すように、まず、電源がオンされると(S10のY)、ベースバンド処理部1
3は、通常測位モードに初期化され、捕捉可能なGPS衛星2を検索する衛星サーチを開
始し(S12)、GPS衛星2を捕捉したか否かを判断する(S14)。
Hereinafter, the normal positioning mode and the position fixing mode will be described in detail.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the normal positioning mode and the position fixing mode in the GPS receiver shown in FIG.
As shown in FIG. 4, first, when the power is turned on (Y in S10), the baseband processing unit 1
3 is initialized to the normal positioning mode, starts a satellite search for searching for a GPS satellite 2 that can be captured (S12), and determines whether the GPS satellite 2 has been captured (S14).

具体的には、ベースバンド処理部13が、RF処理部12が衛星信号を受信して生成し
たIF信号からベースバンド信号を復調するとともに、各衛星番号のC/Aコードと同一
のパターンのローカルコードを発生させ、ベースバンド信号に含まれるC/Aコードと各
ローカルコードの相関値を計算する。ベースバンド信号に含まれるC/Aコードとローカ
ルコードが同じコードであれば相関値は所定のタイミングでピークを持つが、異なるコー
ドであれば相関値はピークをもたず常にほぼゼロとなる。ベースバンド処理部13は、ベ
ースバンド信号に含まれるC/Aコードとローカルコードの相関値が最大になるようにロ
ーカルコードの発生タイミングを調整し、相関値が所定の閾値以上であればGPS衛星2
を捕捉したものと判断する。そして、ベースバンド処理部13は、捕捉した各GPS衛星
2の情報(衛星番号等)をSRAM133に記憶する。
Specifically, the baseband processing unit 13 demodulates the baseband signal from the IF signal generated by the RF processing unit 12 receiving the satellite signal, and the local pattern having the same pattern as the C / A code of each satellite number. A code is generated, and a correlation value between the C / A code included in the baseband signal and each local code is calculated. If the C / A code and the local code included in the baseband signal are the same code, the correlation value has a peak at a predetermined timing, but if the code is different, the correlation value does not have a peak and is always almost zero. The baseband processing unit 13 adjusts the local code generation timing so that the correlation value between the C / A code and the local code included in the baseband signal is maximized. If the correlation value is equal to or greater than a predetermined threshold, the GPS satellite 2
Is determined to have been captured. Then, the baseband processing unit 13 stores the captured information (satellite number and the like) of each GPS satellite 2 in the SRAM 133.

ベースバンド処理部13は、少なくとも1つのGPS衛星2を捕捉した場合、捕捉した
GPS衛星2から送信された航法メッセージを復調し、航法メッセージに含まれる各種情
報の取得を開始する(S16)。
具体的には、ベースバンド処理部13は、捕捉した各GPS衛星2からの航法メッセー
ジをそれぞれ復調して時刻情報や軌道情報等の各種情報を取得し、取得した情報をSRA
M133に記憶する。
When the baseband processing unit 13 captures at least one GPS satellite 2, the baseband processing unit 13 demodulates the navigation message transmitted from the captured GPS satellite 2, and starts acquiring various information included in the navigation message (S16).
Specifically, the baseband processing unit 13 demodulates each captured navigation message from each GPS satellite 2 to acquire various types of information such as time information and orbit information, and the acquired information is SRA.
Store in M133.

次に、ベースバンド処理部13は、4つ以上のGPS衛星2の情報を取得したか否かを
判断し(S18)、取得した場合、航法メッセージに含まれる軌道情報、時刻情報等を用
いて、受信点の位置を計算(測位計算)する(S20)。
具体的には、ベースバンド処理部13は、捕捉している全てのGPS衛星2から4つ以
上のGPS衛星2を選択し、選択したGPS衛星2の軌道情報および時刻情報をSRAM
133から読み出して測位計算を行う。そして、ベースバンド処理部13は、測位計算の
結果(受信点の位置情報)や受信状況等の各種情報をSRAM133に記憶する。
Next, the baseband processing unit 13 determines whether or not information of four or more GPS satellites 2 has been acquired (S18). If acquired, the baseband processing unit 13 uses orbit information, time information, and the like included in the navigation message. Then, the position of the reception point is calculated (positioning calculation) (S20).
Specifically, the baseband processing unit 13 selects four or more GPS satellites 2 from all the captured GPS satellites 2, and stores the orbit information and time information of the selected GPS satellites 2 in the SRAM.
Read from 133 and perform positioning calculation. Then, the baseband processing unit 13 stores various information such as the positioning calculation result (reception point position information) and the reception status in the SRAM 133.

ベースバンド処理部13は、位置固定モードであるか否かを判断し(S22)、位置固
定モードに変更されるまでステップS18およびS20の処理を繰り返す。
位置固定モードに変更された場合、ベースバンド処理部13は、1つ以上のGPS衛星
2の情報を取得したか否かを判断し(S24)、取得した場合、少なくとも1つのGPS
衛星2の仰角が仰角マスクの設定値以上か否かを判断する(S26)。
The baseband processing unit 13 determines whether or not the mode is the position fixing mode (S22), and repeats the processes of steps S18 and S20 until the mode is changed to the position fixing mode.
When the mode is changed to the fixed position mode, the baseband processing unit 13 determines whether or not information on one or more GPS satellites 2 has been acquired (S24).
It is determined whether or not the elevation angle of the satellite 2 is greater than or equal to the set value of the elevation mask (S26).

具体的には、ベースバンド処理部13は、SRAM133からGPS衛星2の軌道情報
(エフェメリスパラメータ)を読み出し、GPS衛星2の位置座標を計算する。また、ベ
ースバンド処理部13は、SRAM133から受信点の位置情報(位置座標)を読み出し
、計算により求められたGPS衛星2の位置座標と受信点の位置情報(位置座標)とを用
いてGPS衛星2の仰角を計算する。そして、ベースバンド処理部13は、SRAM13
3から仰角マスクを読み出し、計算により求められた仰角が仰角マスクの設定値以上か否
かを判断する。
Specifically, the baseband processing unit 13 reads the orbit information (ephemeris parameter) of the GPS satellite 2 from the SRAM 133 and calculates the position coordinates of the GPS satellite 2. Further, the baseband processing unit 13 reads out the position information (position coordinates) of the reception point from the SRAM 133, and uses the position coordinates of the GPS satellite 2 and the position information (position coordinates) of the reception point obtained by the calculation to obtain a GPS satellite. 2. Calculate the elevation angle of 2. The baseband processing unit 13 includes an SRAM 13
The elevation angle mask is read out from 3, and it is determined whether or not the elevation angle obtained by calculation is equal to or greater than the set value of the elevation angle mask.

このような判断の結果、仰角マスクの設定値以上の仰角にあるGPS衛星2が存在しな
い場合、ステップ24に移行し、再度、GPS衛星2の情報の取得を行う。一方、仰角マ
スクの設定値以上の仰角にあるGPS衛星2が少なくとも1つ存在する場合、仰角マスク
の設定値以上の仰角にあるGPS衛星2の軌道情報を選択し(S28)、処理部20によ
り設定された受信点の位置情報および航法メッセージに含まれる軌道情報、時刻情報等を
用いて、受信点の時刻および衛星信号の伝搬遅延時間を計算する(S30)。
As a result of such determination, when there is no GPS satellite 2 at an elevation angle equal to or higher than the set value of the elevation mask, the process proceeds to step 24, and information on the GPS satellite 2 is acquired again. On the other hand, when there is at least one GPS satellite 2 at an elevation angle equal to or greater than the set value of the elevation angle mask, orbit information of the GPS satellite 2 at an elevation angle equal to or greater than the set value of the elevation mask is selected (S28). Using the position information of the set reception point and the orbit information and time information included in the navigation message, the time of the reception point and the propagation delay time of the satellite signal are calculated (S30).

具体的には、ベースバンド処理部13は、捕捉している全てのGPS衛星2から仰角マ
スクの設定値以上の仰角にある1つ以上のGPS衛星2を選択し、選択したGPS衛星2
の時刻情報(Zカウントデータ等)をSRAM133から読み出し、受信点の時刻(例え
ば、次のサブフレームの先頭の時刻)を計算する。また、ベースバンド処理部13は、選
択したGPS衛星2の軌道情報をSRAM133から読み出してGPS衛星2の位置を計
算する。さらに、ベースバンド処理部13は、処理部20により設定された受信点の位置
情報をSRAM133から読み出し、GPS衛星2の位置の計算結果と受信点の位置情報
を用いてGPS衛星2と受信点の間の距離を計算し、電波速度から衛星信号の伝搬遅延時
間を計算する。
Specifically, the baseband processing unit 13 selects one or more GPS satellites 2 having an elevation angle equal to or higher than the set value of the elevation mask from all the captured GPS satellites 2, and selects the selected GPS satellite 2.
Time information (Z count data, etc.) is read from the SRAM 133, and the time of the reception point (for example, the beginning time of the next subframe) is calculated. In addition, the baseband processing unit 13 reads the orbit information of the selected GPS satellite 2 from the SRAM 133 and calculates the position of the GPS satellite 2. Furthermore, the baseband processing unit 13 reads out the position information of the reception point set by the processing unit 20 from the SRAM 133, and uses the GPS satellite 2 position calculation result and the position information of the reception point to determine the position of the GPS satellite 2 and the reception point. The distance between them is calculated, and the propagation delay time of the satellite signal is calculated from the radio wave velocity.

次に、ベースバンド処理部13は、衛星信号の伝搬遅延時間(ステップS26の計算結
果)を用いて、1PPSカウンターの設定値を更新する(S32)。
具体的には、1PPSカウンターは、設定値までカウントすると1PPSのパルスを発
生させるカウンターであり、ベースバンド処理部13は、例えば、次のサブフレームの先
頭の受信タイミングに対して、1PPSの直近のパルスが衛星信号の伝搬遅延時間分だけ
前で発生するように、1PPSカウンターの設定値を更新する。
Next, the baseband processing unit 13 updates the set value of the 1PPS counter using the propagation delay time of the satellite signal (calculation result of step S26) (S32).
Specifically, the 1PPS counter is a counter that generates a 1PPS pulse when it counts up to a set value, and the baseband processing unit 13 is, for example, the latest reception timing of 1PPS with respect to the reception timing of the head of the next subframe. The set value of the 1PPS counter is updated so that the pulse is generated before the propagation delay time of the satellite signal.

そして、ベースバンド処理部13は、通常測位モードであるか否かを判断し(S34)
、通常測位モードに変更されるまでステップS24〜S32の処理を繰り返し、通常測位
モードに変更された場合、ステップS18に移行する。
図5は、図3に示すGPS受信機における1PPS出力の処理手順の一例を示すフロー
チャートである。
Then, the baseband processing unit 13 determines whether or not the normal positioning mode is set (S34).
The process of steps S24 to S32 is repeated until the normal positioning mode is changed. When the normal positioning mode is changed, the process proceeds to step S18.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a processing procedure of 1PPS output in the GPS receiver shown in FIG.

図5に示すように、ベースバンド処理部13は、電源がオンされると(S50のY)、
RTC134が備える1PPSカウンターの設定値を初期化する(S52)。
次に、ベースバンド処理部13は、1PPSカウンターのクロックエッジのタイミング
であるか否かを判断し(S54)、そのタイミングで、1PPSカウンターのカウント値
が設定値と一致するか否かを判断し(S56)、一致する場合、1パルスとNMEAデー
タを出力する(S58)。
As shown in FIG. 5, the baseband processing unit 13 is turned on (Y in S50),
The set value of the 1PPS counter provided in the RTC 134 is initialized (S52).
Next, the baseband processing unit 13 determines whether or not it is the timing of the clock edge of the 1PPS counter (S54), and determines whether or not the count value of the 1PPS counter matches the set value at that timing. (S56) If they match, one pulse and NMEA data are output (S58).

具体的には、ベースバンド処理部13は、SRAM133に記憶されている最新の各種
情報を読み出し、NMEAフォーマットのデータに変換して出力する。なお、1PPカウ
ンターの設定値は、前述した図4のステップS32で順次更新される。
そして、ベースバンド処理部13は、1PPSカウンターをカウントアップし(S60
)、その後、ステップS54に移行する。
一方、1PPSカウンターのクロックエッジのタイミングで、1PPSカウンターのカ
ウント値が設定値と一致していない場合、ベースバンド処理部13は、ステップ58の処
理を行わず、ステップS60に移行し、1PPSカウンターをカウントアップし(S60
)、その後、ステップS54に移行する。
Specifically, the baseband processing unit 13 reads the latest various information stored in the SRAM 133, converts the data into NMEA format data, and outputs the data. Note that the set value of the 1PP counter is sequentially updated in step S32 of FIG. 4 described above.
Then, the baseband processing unit 13 counts up the 1PPS counter (S60
Then, the process proceeds to step S54.
On the other hand, if the count value of the 1PPS counter does not coincide with the set value at the timing of the clock edge of the 1PPS counter, the baseband processing unit 13 does not perform the process of step 58, proceeds to step S60, and sets the 1PPS counter. Count up (S60
Then, the process proceeds to step S54.

図6は、図1に示すタイミング信号生成装置の処理部によるGPS受信機の制御の処理
手順の一例を示すフローチャートである。
図6に示すように、処理部20は、電源がオンされると(S100のY)、まず、測位
計算結果の統計情報をリセットする(S102)。
次に、処理部20は、所定時間が経過したか否かを判断し(S104)、所定時間が経
過するまで、GPS受信機10の1PPSのパルス出力のタイミングであるか否かを判断
し(S106)、そのタイミング毎に、GPS受信機10が出力するNMEAデータを取
得し、GPS受信機10による通常測位モードでの測位計算結果を統計情報に追加する(
S108)。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure for controlling the GPS receiver by the processing unit of the timing signal generation device illustrated in FIG. 1.
As shown in FIG. 6, when the power is turned on (Y in S100), the processing unit 20 first resets statistical information of the positioning calculation result (S102).
Next, the processing unit 20 determines whether or not a predetermined time has elapsed (S104), and determines whether or not it is the timing of 1PPS pulse output of the GPS receiver 10 until the predetermined time has elapsed (S104). (S106) At each timing, NMEA data output from the GPS receiver 10 is acquired, and the positioning calculation result in the normal positioning mode by the GPS receiver 10 is added to the statistical information (S106).
S108).

そして、所定時間が経過すると、処理部20は、測位計算結果の統計情報から平均値、
最頻値または中央値を選択し、GPS受信機10に受信点の位置情報として設定し(S1
10)、さらに、GPS受信機10を位置固定モードに設定する(S112)。
なお、ステップS108の所定時間が長いほど受信点の位置情報の精度が向上するので
、ステップS108の所定時間は、例えば、1日(24時間)程度に設定するのが好まし
い。
And when predetermined time passes, the process part 20 will calculate an average value from the statistical information of a positioning calculation result,
The mode value or the median value is selected and set in the GPS receiver 10 as reception point position information (S1).
10) Further, the GPS receiver 10 is set to the position fixing mode (S112).
Since the accuracy of the position information of the reception point is improved as the predetermined time in step S108 is longer, the predetermined time in step S108 is preferably set to about one day (24 hours), for example.

前述したように、GPS受信機10は、位置固定モードにおける受信点の位置情報とし
て、測位計算結果の統計情報の平均値、最頻値または中央値を設定することができるが、
最頻値または中央値を設定することが好ましい。すなわち、GPS受信機10およびGP
S制御部25は、所定時間に亘るベースバンド処理部13による複数の測位計算の結果に
おける最頻値または中央値に基づいて、受信点の位置情報を生成することが好ましい。こ
れにより、受信環境の劣化により測位計算の誤差が大きくなっても、誤差の大きい測位結
果の影響を受け難くなり、その結果、1PPSの精度を高めることができる。
As described above, the GPS receiver 10 can set the average value, the mode value, or the median value of the statistical information of the positioning calculation result as the position information of the reception point in the fixed position mode.
It is preferable to set the mode value or the median value. That is, GPS receiver 10 and GP
It is preferable that the S control unit 25 generates the position information of the reception point based on the mode value or the median value in the results of a plurality of positioning calculations by the baseband processing unit 13 over a predetermined time. As a result, even if the positioning calculation error increases due to the deterioration of the reception environment, it becomes difficult to be affected by the positioning result having a large error, and as a result, the accuracy of 1PPS can be improved.

このような受信点の位置情報として最頻値または中央値を設定することによる効果を明
らかにするために、GPSシミュレーターとGPS受信機(実機)を用いて実験を行った
。本実験では、GPSシミュレーターに、受信位置(緯度、経度、高度)、捕捉される衛
星数、衛星信号の強度を設定してシミュレーションを実行し、GPSシミュレーターが出
力する信号をGPS受信機に入力し、GPS受信機が通常測位モードで出力する位置情報
(緯度、経度、高度)を1秒毎に取得し、その平均値、中央値、最頻値、および、これら
の各々と真位置(GPSシミュレーターに設定した受信位置)との距離を計算した。
In order to clarify the effect of setting the mode or median as the position information of such a reception point, an experiment was conducted using a GPS simulator and a GPS receiver (actual machine). In this experiment, the simulation is performed by setting the receiving position (latitude, longitude, altitude), the number of captured satellites, and the intensity of the satellite signal in the GPS simulator, and the signal output from the GPS simulator is input to the GPS receiver. The position information (latitude, longitude, altitude) output by the GPS receiver in the normal positioning mode is acquired every second, and the average value, median value, mode value, and each of these and the true position (GPS simulator) The distance to the receiving position set in (1) was calculated.

図7(A)は、GPS衛星の捕捉数が多いが受信強度が小さい場合の測位計算結果を示
す表、図7(B)は、受信強度が大きいがGPS衛星の捕捉数が少ない場合の測位計算結
果を示す表である。
なお、図7(A)に示す測位計算結果は、GPS衛星の捕捉数が7〜8、衛星信号の強
度が−145dBm、測位時間が16時間の条件で行ったものであり、かかる条件は、測
位計算に十分な数のGPS衛星が捕捉されるが、衛星信号の強度が小さい受信環境を想定
したものである。一方、図7(B)に示す測位計算結果は、GPS衛星の捕捉数が3〜5
、衛星信号の強度が−130dBm、測位時間が17時間の条件で行ったものであり、か
かる条件は、衛星信号の強度は高いが、測位計算に十分な数のGPS衛星が捕捉されると
は限らない受信環境を想定したものである。
FIG. 7A is a table showing a positioning calculation result when the number of GPS satellites captured is large but the reception strength is low, and FIG. 7B is a positioning when the reception strength is large but the number of GPS satellites captured is small. It is a table | surface which shows a calculation result.
In addition, the positioning calculation result shown in FIG. 7 (A) is obtained under the conditions that the number of GPS satellites captured is 7 to 8, the intensity of the satellite signal is −145 dBm, and the positioning time is 16 hours. Although a sufficient number of GPS satellites are acquired for positioning calculation, a reception environment where the intensity of the satellite signal is small is assumed. On the other hand, the positioning calculation result shown in FIG.
The satellite signal strength is -130 dBm and the positioning time is 17 hours. Under such conditions, the satellite signal strength is high, but a sufficient number of GPS satellites are captured for the positioning calculation. This assumes an unlimited reception environment.

図7(A)および図7(B)に示す測位計算結果は、いずれも、真位置との距離が小さ
い順に、最頻値、中央値、平均値であった。このような結果から、測位計算により得られ
る位置の最頻値または中央値を選択し、位置固定モードにおける受信点の位置情報として
GPS受信機に設定することで、平均値を選択する場合と比較して1PPSの精度が向上
することがわかる。
The positioning calculation results shown in FIGS. 7A and 7B were the mode value, median value, and average value in ascending order of distance from the true position. From such results, select the mode value or median value of the position obtained by positioning calculation, and set it in the GPS receiver as the position information of the receiving point in the fixed position mode, compared with the case of selecting the average value It can be seen that the accuracy of 1 PPS is improved.

すなわち、衛星信号の受信環境が劣化すると、マルチパス等に起因する測位計算の誤差
が大きくなるため、位置固定モードにおける位置情報として測位結果の平均値を設定した
場合、誤差が大きくなる可能性が高いが、最頻値や中央値を設定することで、誤差の大き
い測位結果の影響を受けにくいので、位置固定モードにおける1PPSの精度を高めるこ
とができる。
In other words, if the satellite signal reception environment deteriorates, positioning calculation errors due to multipath and the like increase. Therefore, if the average value of positioning results is set as position information in the fixed position mode, the error may increase. Although it is high, setting the mode value and the median value makes it difficult to be affected by the positioning result having a large error, so that the accuracy of 1 PPS in the position fixing mode can be increased.

また、通常測位モードでの測位結果を用いて位置固定モードで設定すべき位置情報を計
算することにより、受信場所の制限を受けず、コストも低減することができる。
このような通常測位モードは、仰角マスクを用いないか、または、仰角マスクを用いた
としても、その仰角マスクの設定値が位置固定モードで用いる仰角マスクの設定値よりも
小さく設定されている。
In addition, by calculating the position information to be set in the position fixing mode using the positioning result in the normal positioning mode, it is possible to reduce the cost without being limited by the receiving location.
In such a normal positioning mode, even if the elevation mask is not used or the elevation mask is used, the setting value of the elevation mask is set smaller than the setting value of the elevation mask used in the position fixing mode.

すなわち、通常測位モードにおいて、ベースバンド処理部13およびGPS制御部25
は、位置固定モードで用いる仰角マスクの設定値よりも小さい仰角にあるGPS衛星2を
含む複数のGPS衛星2から送信された衛星信号に基づいて、受信点の位置情報を生成可
能である。これにより、位置固定モードにおいて1PPSを生成する際よりも広い範囲内
の仰角にあるGPS衛星2から送信された衛星信号を用いて、受信点の位置情報を迅速か
つ高精度に生成することができる。
That is, in the normal positioning mode, the baseband processing unit 13 and the GPS control unit 25
Can generate position information of reception points based on satellite signals transmitted from a plurality of GPS satellites 2 including GPS satellites 2 having an elevation angle smaller than the setting value of the elevation mask used in the position fixing mode. As a result, the position information of the reception point can be generated quickly and with high accuracy using the satellite signal transmitted from the GPS satellite 2 at an elevation angle within a wider range than when 1PPS is generated in the position fixing mode. .

これに対し、位置固定モードでは、前述したように、ベースバンド処理部13は、軌道
情報に係るGPS衛星2の仰角が仰角マスクの設定値以上か否かを判断し、SRAM13
3に記憶されている軌道情報から、仰角マスクの設定値以上の仰角にあるGPS衛星2の
軌道情報を選択し、その選択された軌道情報と、SRAM133に記憶されている受信点
の位置情報とを用いて高精度の1PPSを出力する。
On the other hand, in the position fixing mode, as described above, the baseband processing unit 13 determines whether the elevation angle of the GPS satellite 2 related to the orbit information is greater than or equal to the set value of the elevation angle mask, and the SRAM 13
3 is selected from the orbit information stored in the GPS mask 2 at an elevation angle equal to or greater than the set value of the elevation mask, the selected orbit information, and the position information of the reception point stored in the SRAM 133, Is used to output 1PPS with high accuracy.

図8(a)は、通常測位モードにおける作用を説明するための模式図、図8(b)は、
位置固定モードにおける作用を説明するための図である。
通常測位モードでは、図8(a)に示すように、捕捉可能または衛星信号を測位に利用
可能なGPS衛星2の仰角は、θ1以上であるのに対し、位置固定モードでは、図8(b
)に示すように、1PPSの生成に利用可能なGPS衛星の仰角は、θ1よりも大きいθ
2である。
FIG. 8A is a schematic diagram for explaining the operation in the normal positioning mode, and FIG.
It is a figure for demonstrating the effect | action in position fixing mode.
In the normal positioning mode, as shown in FIG. 8A, the elevation angle of the GPS satellite 2 that can be captured or that can use satellite signals for positioning is θ1 or more, whereas in the position fixing mode, the elevation angle of FIG.
), The elevation angle of a GPS satellite that can be used to generate 1PPS is θ greater than θ1.
2.

通常測位モードにおいて受信点の位置情報を生成する際には、θ1が比較的小さく設定
されているため、捕捉可能なGPS衛星2の仰角の範囲を大きくし、位置固定モードにお
いて1PPSを生成する際よりも広い範囲内の仰角にあるGPS衛星2から送信された衛
星信号を用いることができる。そのため、受信点の位置情報の生成に必要な数のGPS衛
星2を迅速に捕捉することができる。また、できるだけ多くのGPS衛星2を捕捉するこ
とができる。その結果、受信点の位置情報を迅速かつ高精度に生成することができる。
When generating the position information of the reception point in the normal positioning mode, θ1 is set to be relatively small. Therefore, when the elevation angle range of the GPS satellite 2 that can be captured is increased, and 1PPS is generated in the position fixing mode. A satellite signal transmitted from the GPS satellite 2 at an elevation angle within a wider range can be used. Therefore, the number of GPS satellites 2 necessary for generating the position information of the reception point can be quickly acquired. Further, as many GPS satellites 2 as possible can be captured. As a result, the position information of the reception point can be generated quickly and with high accuracy.

ここで、通常測位モードにおいて、捕捉した複数のGPS衛星2から送信された衛星信
号のうち建物等の障害物Oで反射したマルチパスの衛星信号(図8(a)に示す2点鎖線
矢印)が含まれる場合があるが、前述したように、測位計算結果の統計情報の最頻値また
は中央値を用いることにより、受信点の位置情報の精度を高めることができる。なお、マ
ルチパスと相関のあるパラメーターをベースバンド処理部13またはGPS制御部25に
設定し、かかるパラメーターを用いて測位誤差を低減することもできる。
また、θ1は、θ2よりも小さければよく、特に限定されないが、45度未満であるこ
とが好ましく、5〜30度であることがより好ましい。これにより、受信点の周辺に障害
物が多い場合でも、受信点の位置情報の生成に必要な数のGPS衛星2を比較的迅速に捕
捉することができる。
Here, in the normal positioning mode, a multipath satellite signal reflected by an obstacle O such as a building among satellite signals transmitted from a plurality of captured GPS satellites 2 (two-dot chain arrows shown in FIG. 8A). However, as described above, by using the mode value or median value of the statistical information of the positioning calculation result, the accuracy of the position information of the reception point can be improved. Note that a parameter having a correlation with the multipath can be set in the baseband processing unit 13 or the GPS control unit 25, and the positioning error can be reduced using the parameter.
Moreover, (theta) 1 should just be smaller than (theta) 2, and although it does not specifically limit, It is preferable that it is less than 45 degree | times, and it is more preferable that it is 5-30 degree | times. Thereby, even when there are many obstacles around the reception point, the number of GPS satellites 2 necessary for generating the position information of the reception point can be captured relatively quickly.

一方、位置固定モードにおいて1PPSを生成する際には、θ2が比較的大きく設定さ
れているため、捕捉可能なGPS衛星2の仰角の範囲を小さくし、マルチパスの影響を受
けないGPS衛星2から送信された衛星情報のみを用いることができる。そのため、マル
チパスの影響を受け難く、1PPSの高精度化を図ることができる。
ここで、位置固定モードにおいて、建物等の障害物Oで反射したマルチパスの衛星信号
(図8(b)に示す2点鎖線矢印)は、捕捉されないか、または、捕捉されたとしても、
1PPSの生成に用いられない。
On the other hand, when 1PPS is generated in the fixed position mode, since θ2 is set to be relatively large, the range of the elevation angle of the GPS satellite 2 that can be captured is reduced, and the GPS satellite 2 that is not affected by the multipath is used. Only the transmitted satellite information can be used. Therefore, it is difficult to be affected by multipath, and 1PPS can be highly accurate.
Here, in the fixed position mode, a multipath satellite signal reflected by an obstacle O such as a building (a two-dot chain arrow shown in FIG. 8B) is not captured or is captured.
Not used to generate 1PPS.

また、θ2、すなわち、仰角マスクの設定値は、45度以上であることが好ましく、6
0度以上であることがより好ましく、70度以上であることがさらに好ましい。これによ
り、受信点の周囲に例えば建物、樹木等が存在するようなマルチパスが生じやすい環境下
であっても、1PPSの生成の際に、マルチパスの影響を受け難くすることができる。
また、仰角マスクの設定値は、変更可能であることが好ましい。これにより、仰角マス
クの設定値を設置環境に応じて最適化することができる。そのため、1PPSを生成する
際にできるだけエラーを回避しながらマルチパスの影響を受け難くすることができる。例
えば、仰角マスクの設定値の変更は、GPS制御部25からの制御コマンドにより、ベー
スバンド処理部13のSRAM133に記憶されている仰角マスクの設定値を書き換える
ことにより行ってもよいし、また、SRAM133に仰角マスクの設定値を変更するため
のプログラムを格納しておき、ベースバンド処理部13のCPU132がそのプログラム
に従って、SRAM133に記憶されている仰角マスクの設定値を書き換えることにより
行ってもよい。また、仰角マスクの設定値の変更は、例えば、GPS受信機10の設置後
、1回のみ行ってもよいし、定期的に複数回(例えば数時間〜数年間に1回)行ってもよ
い。
Also, θ2, that is, the set value of the elevation mask is preferably 45 degrees or more, and 6
It is more preferably 0 ° or more, and further preferably 70 ° or more. As a result, even in an environment where multipath is likely to occur such as buildings, trees, etc. around the reception point, it is difficult to be affected by multipath when 1PPS is generated.
Moreover, it is preferable that the set value of the elevation mask can be changed. Thereby, the set value of the elevation mask can be optimized according to the installation environment. Therefore, it is possible to make it less susceptible to multipath while avoiding errors as much as possible when generating 1PPS. For example, the setting value of the elevation mask may be changed by rewriting the setting value of the elevation mask stored in the SRAM 133 of the baseband processing unit 13 by a control command from the GPS control unit 25. A program for changing the setting value of the elevation angle mask may be stored in the SRAM 133, and the CPU 132 of the baseband processing unit 13 may rewrite the setting value of the elevation angle mask stored in the SRAM 133 according to the program. . Moreover, the setting value of the elevation angle mask may be changed only once after the GPS receiver 10 is installed, or may be periodically performed a plurality of times (for example, once every several hours to several years). .

また、仰角マスクの設定値は、できるだけマルチパスの影響を排除しながらできるだけ
多くの衛星信号を使用できるように設定されていることが好ましい。具体的には、GPS
受信機10は、受信した衛星信号の受信強度、および、衛星信号に含まれる時刻情報と受
信点の時刻情報とのずれ、のうちの少なくとも一方に関する情報(以下、「マルチパス情
報」という)に基づいて、仰角マスクの設定値を変更することが好ましい。
Further, it is preferable that the set value of the elevation mask is set so that as many satellite signals as possible can be used while eliminating the influence of multipath as much as possible. Specifically, GPS
The receiver 10 receives information on at least one of the reception intensity of the received satellite signal and the difference between the time information included in the satellite signal and the time information of the reception point (hereinafter referred to as “multipath information”). Based on this, it is preferable to change the setting value of the elevation angle mask.

マルチパス誤差を含む衛星信号は、一般に、正規の衛星信号に比べて受信強度が小さく
、また、正規の衛星信号との間に時刻情報のずれが生じる。したがって、受信した衛星信
号の受信強度、および、衛星信号に含まれる時刻情報と受信点の時刻情報とのずれのうち
の少なくとも一方に基づいて、受信した衛星信号がマルチパス誤差を含むか否かを判断し
、マルチパス誤差を含む衛星信号を使用しないように仰角マスクの設定値を設定すること
ができる。
A satellite signal including a multipath error generally has a lower reception intensity than a regular satellite signal, and a time information shift occurs between the satellite signal and the regular satellite signal. Therefore, whether or not the received satellite signal includes a multipath error based on the reception intensity of the received satellite signal and at least one of the difference between the time information included in the satellite signal and the time information of the reception point. And the setting value of the elevation mask can be set so as not to use the satellite signal including the multipath error.

このような仰角マスクの設定値の変更に際しては、GPS受信機10は、経時的に蓄積
されたマルチパス情報(すなわち所定期間に亘って蓄積された複数のマルチパス情報)に
基づいて、仰角マスクの設定値を変更することが好ましい。これにより、設置場所の1日
のマルチパスの発生状況を的確に把握した上で、仰角マスクの設定値を最適化することが
できる。ここで、マルチパスを蓄積する期間(上記所定期間)は、設置場所の1日のマル
チパスの発生状況を的確に把握する観点から、例えば、1日以上であることが好ましく、
1〜2日間であることがより好ましい。
以上説明したようなタイミング信号生成装置1によれば、位置固定モードにおいて1P
PSを生成する際に、仰角マスクの設定値以上の仰角にあるGPS衛星2から送信された
衛星信号を用いるので、マルチパスの影響を受け難く、タイミング信号の高精度化を図る
ことができる。
When changing the setting value of such an elevation mask, the GPS receiver 10 determines the elevation mask based on the multipath information accumulated over time (that is, a plurality of multipath information accumulated over a predetermined period). It is preferable to change the set value. As a result, the setting value of the elevation angle mask can be optimized after accurately grasping the occurrence state of the multi-path in the installation place in one day. Here, the period for accumulating the multipath (the predetermined period) is preferably, for example, one day or more from the viewpoint of accurately grasping the occurrence status of the multipath for one day at the installation location,
More preferably, it is 1-2 days.
According to the timing signal generation device 1 as described above, 1P in the position fixing mode.
Since the satellite signal transmitted from the GPS satellite 2 at an elevation angle equal to or higher than the set value of the elevation mask is used when generating the PS, the timing signal can be highly accurate without being affected by the multipath.

一方、通常測位モードにおいて受信点の位置情報を生成する際には、位置固定モードに
おいて1PPSを生成する際よりも広い範囲内の仰角にあるGPS衛星2から送信された
衛星信号を用いて、受信点の位置情報を迅速かつ高精度に生成することができる。
また、原子発振器30が出力するクロック信号を正確な1PPSに同期させることで、
原子発振器30の精度よりも高い精度のクロック信号を生成することができる。さらに、
GPS受信機10が出力する1PPSの精度が劣化し、あるいは、GPS受信機10が1
PPSの出力を停止した場合(すなわち、ホールドオーバー突入時)、原子発振器30が
出力するクロック信号を1PPSに同期させる処理を停止して原子発振器30を自走発振
させることで、少なくとも原子発振器30の周波数精度の1PPSを出力することができ
る。
このようなタイミング信号生成装置1が出力する1PPSは、極めて精度が高いため、
例えば、コンピューターの時間を管理するタイムサーバーのクロック入力信号として利用
することができる。
On the other hand, when generating the position information of the reception point in the normal positioning mode, the reception is performed using the satellite signal transmitted from the GPS satellite 2 at an elevation angle within a wider range than when generating the 1PPS in the position fixing mode. Point position information can be generated quickly and with high accuracy.
In addition, by synchronizing the clock signal output from the atomic oscillator 30 with accurate 1PPS,
A clock signal with higher accuracy than that of the atomic oscillator 30 can be generated. further,
The accuracy of 1PPS output from the GPS receiver 10 is degraded, or the GPS receiver 10 is 1
When the output of the PPS is stopped (that is, when the holdover enters), the process of synchronizing the clock signal output from the atomic oscillator 30 with 1 PPS is stopped and the atomic oscillator 30 is caused to self-run, thereby at least the atomic oscillator 30 1 PPS with frequency accuracy can be output.
Since 1PPS output from such a timing signal generator 1 is extremely accurate,
For example, it can be used as a clock input signal of a time server that manages computer time.

<第2実施形態>
図9は、本発明の第2実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図であ
る。
本実施形態は、GPSアンテナおよびGPS受信機の数および処理部の構成が異なる以
外は、前述した第1実施形態と同様である。
Second Embodiment
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a timing signal generation device according to the second embodiment of the present invention.
This embodiment is the same as the first embodiment described above except that the number of GPS antennas and GPS receivers and the configuration of the processing unit are different.

なお、以下の説明では、第2実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説
明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図9において、前述した実施形
態と同様の構成については、同一符号を付している。
図9に示すタイミング信号生成装置1Aは、2つのGPS受信機10A、10B、処理
部(CPU)20A、原子発振器30、温度センサー40、2つのGPSアンテナ50A
、50Bを含んで構成されている。
In the following description, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 9, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
The timing signal generator 1A shown in FIG. 9 includes two GPS receivers 10A and 10B, a processing unit (CPU) 20A, an atomic oscillator 30, a temperature sensor 40, and two GPS antennas 50A.
, 50B.

図9に示すように、GPSアンテナ50Aは、GPS受信機10Aに接続されており、
GPS受信機10Aは、GPSアンテナ50Aを介して、各GPS衛星2から送信された
衛星信号を受信し、前述した第1実施形態のGPS受信機10と同様の各種の処理を行う

同様に、GPSアンテナ50Bは、GPS受信機10Bに接続されており、GPS受信
機10Bは、GPSアンテナ50Bを介して、各GPS衛星2から送信された衛星信号を
受信し、前述した第1実施形態のGPS受信機10と同様の各種の処理を行う。
As shown in FIG. 9, the GPS antenna 50A is connected to the GPS receiver 10A.
The GPS receiver 10A receives the satellite signal transmitted from each GPS satellite 2 via the GPS antenna 50A, and performs various processes similar to those of the GPS receiver 10 of the first embodiment described above.
Similarly, the GPS antenna 50B is connected to the GPS receiver 10B, and the GPS receiver 10B receives the satellite signal transmitted from each GPS satellite 2 via the GPS antenna 50B, and the first embodiment described above. Various processes similar to those of the GPS receiver 10 of the embodiment are performed.

ここで、2つのGPSアンテナ50A、50Bは、同じ場所(正確には、実質的に同じ
といえるほぼ同じ場所)に設置される。したがって、2つのGPS受信機10A、10B
は、同じ若しくはほぼ同じ位置情報を出力する。
処理部20Aは、第1実施形態の処理部20と同様に位相比較器21、ループフィルタ
ー22、DSP23、分周器24およびGPS制御部25を含み、さらに、選択スイッチ
26および故障判定部27を含んで構成されている。
Here, the two GPS antennas 50A and 50B are installed at the same place (precisely, substantially the same place which can be said to be substantially the same). Therefore, the two GPS receivers 10A and 10B
Output the same or almost the same position information.
Similar to the processing unit 20 of the first embodiment, the processing unit 20A includes a phase comparator 21, a loop filter 22, a DSP 23, a frequency divider 24, and a GPS control unit 25, and further includes a selection switch 26 and a failure determination unit 27. It is configured to include.

故障判定部27は、GPSアンテナ50AとGPS受信機10Aのセット、および、G
PSアンテナ50BとGPS受信機10Bのセットの各々が故障しているか否かを判定す
る処理を行う。例えば、故障判定部27は、GPSアンテナ50A、50Bの出力電流を
監視することで、GPSアンテナ50A、50Bの故障を検出し、GPS受信機10A、
10Bの出力信号(1PPSやNMEAデータ)を監視することでGPS受信機10A、
10Bの故障を検出することができる。
Failure determination unit 27 includes a set of GPS antenna 50A and GPS receiver 10A, and G
Processing for determining whether or not each of the set of the PS antenna 50B and the GPS receiver 10B has failed is performed. For example, the failure determination unit 27 detects the failure of the GPS antennas 50A and 50B by monitoring the output currents of the GPS antennas 50A and 50B, and the GPS receiver 10A,
By monitoring the output signal (1PPS and NMEA data) of 10B, the GPS receiver 10A,
A failure of 10B can be detected.

選択スイッチ26は、故障判定部の判定結果に基づいて、GPS受信機10Aが出力す
る1PPSとGPS受信機10Bが出力する1PPSのいずれか一方を選択して出力する
。この選択スイッチ26が出力する1PPSが位相比較器21に入力される。
DSP23は、GPS受信機10A、10Bからそれぞれ定期的に(例えば、1秒毎に
)NMEAデータを取得し、各NMEAデータに含まれる位置情報(GPS受信機10A
、10Bによる通常測位モードでの測位計算の結果)を集めて所定時間における2つの統
計情報を作成し、その各々の平均値、最頻値または中央値に基づいて、2つの受信点の位
置情報を生成する処理を行う。
The selection switch 26 selects and outputs either 1PPS output from the GPS receiver 10A or 1PPS output from the GPS receiver 10B based on the determination result of the failure determination unit. 1 PPS output from the selection switch 26 is input to the phase comparator 21.
The DSP 23 periodically acquires (for example, every second) NMEA data from the GPS receivers 10A and 10B, and the position information (GPS receiver 10A included in each NMEA data).
10B) (positioning calculation results in the normal positioning mode) are collected to create two pieces of statistical information for a predetermined time, and based on the average value, mode value, or median value of each, the position information of the two receiving points Process to generate.

GPS制御部25は、GPS受信機10A、10Bに各種の制御コマンドを送信し、G
PS受信機10A、10Bの動作を制御する。具体的には、GPS制御部25は、GPS
受信機10A、10Bにモード設定用の制御コマンドを送信し、GPS受信機10A、1
0Bを通常測位モードから位置固定モードに切り替える処理を行う。また、GPS制御部
25は、GPS受信機10A、10Bを通常測位モードから位置固定モードに切り替える
前に、GPS受信機10A、10Bに位置設定用の制御コマンドを送信し、DSP23が
生成した2つの受信点の位置情報をそれぞれGPS受信機10A、10Bに設定する処理
を行う。
The GPS control unit 25 transmits various control commands to the GPS receivers 10A and 10B.
The operation of the PS receivers 10A and 10B is controlled. Specifically, the GPS control unit 25 is a GPS
A control command for mode setting is transmitted to the receivers 10A and 10B, and the GPS receivers 10A and 1B are transmitted.
A process of switching 0B from the normal positioning mode to the position fixing mode is performed. The GPS control unit 25 transmits a position setting control command to the GPS receivers 10A and 10B before switching the GPS receivers 10A and 10B from the normal positioning mode to the position fixing mode. Processing for setting the position information of the reception point in the GPS receivers 10A and 10B is performed.

図10は、図9に示すタイミング信号生成装置が備えるGPS受信機における1PPS
選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図10に示すように、処理部20Aは、電源がオンされると(S200のY)、まず、
原子発振器30の発振制御用の1PPS(位相比較器21に入力される1PPS)として
GPS受信機10Aが出力する1PPSを選択する(S202)。
FIG. 10 shows 1 PPS in the GPS receiver included in the timing signal generator shown in FIG.
It is a flowchart which shows an example of the process sequence of selection.
As shown in FIG. 10, when the processing unit 20A is turned on (Y in S200), first,
1 PPS output from the GPS receiver 10A is selected as 1 PPS for oscillation control of the atomic oscillator 30 (1 PPS input to the phase comparator 21) (S202).

次に、処理部20Aは、GPS受信機10A、10Bの故障を判定し(S204)、G
PS受信機10Aのみが故障しているか否かを判断する(S206)。
ステップS206においてGPS受信機10Aのみが故障していると判断した場合、原
子発振器30の発振制御用の1PPSをGPS受信機10Bが出力する1PPSに切り替
える(S208)。その後、処理部20Aは、GPS受信機10Bの故障を判定する(S
212)。
Next, the processing unit 20A determines the failure of the GPS receivers 10A and 10B (S204).
It is determined whether only the PS receiver 10A is out of order (S206).
If it is determined in step S206 that only the GPS receiver 10A has failed, 1 PPS for controlling the oscillation of the atomic oscillator 30 is switched to 1 PPS output by the GPS receiver 10B (S208). Thereafter, the processing unit 20A determines a failure of the GPS receiver 10B (S
212).

そして、GPS受信機10Bが故障しているか否かを判断し(S214)、GPS受信
機10Bが故障していない場合、ステップS212に移行し、GPS受信機10Bが故障
するまで、ステップ212、214が繰り返され、一方、GPS受信機10Bが故障した
場合、原子発振器30を自走発振に切り替える(S216)。
一方、ステップS206においてGPS受信機10Aのみが故障している以外の状態で
あると判断した場合、処理部20Aは、GPS受信機10A、10Bの両方が故障してい
るか否かを判断し(S210)、GPS受信機10A、10Bの両方が故障している以外
の場合、ステップS214に移行し、GPS受信機10A、10Bの両方が故障するまで
、ステップ204、S206、S210が繰り返され、一方、GPS受信機10A、10
Bの両方が故障した場合、原子発振器30を自走発振に切り替える(S216)。
Then, it is determined whether or not the GPS receiver 10B has failed (S214). If the GPS receiver 10B has not failed, the process proceeds to step S212, and steps 212 and 214 are performed until the GPS receiver 10B fails. On the other hand, if the GPS receiver 10B fails, the atomic oscillator 30 is switched to free-running oscillation (S216).
On the other hand, when it is determined in step S206 that the GPS receiver 10A is in a state other than the failure, the processing unit 20A determines whether both the GPS receivers 10A and 10B are defective (S210). ), If both of the GPS receivers 10A and 10B are out of order, the process proceeds to step S214, and steps 204, S206, and S210 are repeated until both of the GPS receivers 10A and 10B fail, GPS receiver 10A, 10
If both B fail, the atomic oscillator 30 is switched to free-running oscillation (S216).

なお、処理部20Aは、GPS受信機10A、10Bの一方または両方が故障した場合
、故障を知らせるための故障通知信号を外部に出力するようにしてもよい。例えば、この
故障通知信号に応じた情報を外部のモニターに表示させれば、ユーザーは故障を認識し、
故障部品を交換することができる。
このように、第2実施形態のタイミング信号生成装置1Aは、GPS受信機10BをG
PS受信機10Aと同じように動作させておき、GPSアンテナ50AあるいはGPS受
信機10Aが故障した時に、位相比較器21に入力される1PPSを、GPS受信機10
Aが出力する1PPSからGPS受信機10Bが出力する1PPSに速やかに切り替える
。なお、本実施形態では、GPS受信機とGPSアンテナのセットが2つであるが、3つ
以上であってもよい。
Note that, when one or both of the GPS receivers 10A and 10B fail, the processing unit 20A may output a failure notification signal for notifying the failure to the outside. For example, if information corresponding to the failure notification signal is displayed on an external monitor, the user recognizes the failure,
The failed part can be replaced.
As described above, the timing signal generation device 1A according to the second embodiment replaces the GPS receiver 10B with G.
When the GPS antenna 50A or the GPS receiver 10A breaks down, 1 PPS input to the phase comparator 21 is operated as the PS receiver 10A.
The 1PPS output from A is quickly switched to 1PPS output from the GPS receiver 10B. In this embodiment, there are two sets of GPS receivers and GPS antennas, but three or more sets may be used.

以上に説明したように、第2実施形態のタイミング信号生成装置1Aによれば、同じ場
所に設置された複数のGPSアンテナ50A、50Bと、各GPSアンテナ50A、50
Bが受信した衛星信号をそれぞれ処理する複数のGPS受信機10A、10Bを設けてお
き、選択中のGPSアンテナとGPS受信機のセットの故障を検出して他のGPSアンテ
ナとGPS受信機のセットに切り替える。したがって、選択中のGPSアンテナとGPS
受信機のセットに故障が発生した場合でも、高精度の1PPSの出力を継続することがで
きる。
その他、第2実施形態のタイミング信号生成装置1Aは、前述した第1実施形態のタイ
ミング信号生成装置1が奏する効果と同様の効果を奏することができる。
As described above, according to the timing signal generation device 1A of the second embodiment, the plurality of GPS antennas 50A and 50B installed in the same place, and the GPS antennas 50A and 50B.
A plurality of GPS receivers 10A and 10B that respectively process satellite signals received by B are provided, and a set of other GPS antennas and GPS receivers is detected by detecting a failure of the selected GPS antenna and GPS receiver set. Switch to. Therefore, the selected GPS antenna and GPS
Even when a failure occurs in the set of receivers, high-precision 1PPS output can be continued.
In addition, the timing signal generation device 1 </ b> A of the second embodiment can exhibit the same effects as the effects of the timing signal generation device 1 of the first embodiment described above.

<第3実施形態>
図11は、本発明の第3実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図で
ある。
本実施形態は、GPSアンテナおよびGPS受信機の数および処理部の構成が異なる以
外は、前述した第1実施形態と同様である。
<Third Embodiment>
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a timing signal generation device according to the third embodiment of the present invention.
This embodiment is the same as the first embodiment described above except that the number of GPS antennas and GPS receivers and the configuration of the processing unit are different.

なお、以下の説明では、第3実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説
明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図11において、前述した実施
形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図11に示すタイミング信号生成装置1Bは、3つのGPS受信機10A、10B、1
0C、処理部(CPU)20B、原子発振器30、温度センサー40、3つのGPSアン
テナ50A、50B、50Cを含んで構成されている。
In the following description, the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 11, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
The timing signal generator 1B shown in FIG. 11 includes three GPS receivers 10A, 10B,
It includes 0C, a processing unit (CPU) 20B, an atomic oscillator 30, a temperature sensor 40, and three GPS antennas 50A, 50B, and 50C.

図11に示すように、GPSアンテナ50Aは、GPS受信機10Aに接続されており
、GPS受信機10Aは、GPSアンテナ50Aを介して、各GPS衛星2から送信され
た衛星信号を受信し、第1実施形態のGPS受信機10と同様の各種の処理を行う。
同様に、GPSアンテナ50Bは、GPS受信機10Bに接続されており、GPS受信
機10Bは、GPSアンテナ50Bを介して、各GPS衛星2から送信された衛星信号を
受信し、第1実施形態のGPS受信機10と同様の各種の処理を行う。
同様に、GPSアンテナ50Cは、GPS受信機10Cに接続されており、GPS受信
機10Cは、GPSアンテナ50Cを介して、各GPS衛星2から送信された衛星信号を
受信し、第1実施形態のGPS受信機10と同様の各種の処理を行う。
As shown in FIG. 11, the GPS antenna 50A is connected to the GPS receiver 10A, and the GPS receiver 10A receives the satellite signal transmitted from each GPS satellite 2 via the GPS antenna 50A, and Various processes similar to those of the GPS receiver 10 of the embodiment are performed.
Similarly, the GPS antenna 50B is connected to the GPS receiver 10B. The GPS receiver 10B receives the satellite signal transmitted from each GPS satellite 2 via the GPS antenna 50B, and the GPS antenna 50B of the first embodiment. Various processes similar to those performed by the GPS receiver 10 are performed.
Similarly, the GPS antenna 50C is connected to the GPS receiver 10C. The GPS receiver 10C receives the satellite signal transmitted from each GPS satellite 2 via the GPS antenna 50C, and the GPS antenna 50C of the first embodiment. Various processes similar to those performed by the GPS receiver 10 are performed.

本実施形態は、第2実施形態と異なり、3つのGPSアンテナ50A、50B、50C
は、互いに異なる場所に設置される。したがって、3つのGPS受信機10A、10B、
10Cは、互いに異なる位置情報を出力する。例えば、3つのGPSアンテナ50A、5
0B、50Cが、それぞれ建物の北側、南側、東側等に設置されていれば、それぞれ衛星
信号の受信状況が異なり、時間帯によって衛星信号を最も受信しやすいものが変化する。
したがって、時間の経過に伴って、GPS受信機10A、10B、10Cがそれぞれ出力
する1PPSの精度の優劣順位も変化する。
Unlike the second embodiment, this embodiment has three GPS antennas 50A, 50B, and 50C.
Are installed in different places. Therefore, the three GPS receivers 10A, 10B,
10C outputs mutually different positional information. For example, three GPS antennas 50A, 5
If 0B and 50C are installed on the north side, the south side, the east side, etc. of the building, respectively, the reception status of the satellite signal is different, and the one that is most likely to receive the satellite signal changes depending on the time zone.
Therefore, as time passes, the superiority or inferiority order of accuracy of 1 PPS output by the GPS receivers 10A, 10B, and 10C also changes.

処理部20Bは、第1実施形態と同様に位相比較器21、ループフィルター22、DS
P23、分周器24およびGPS制御部25を含み、さらに、選択スイッチ26を含んで
構成されている。
DSP23は、GPS受信機10A、10B、10Cからそれぞれ定期的に(例えば、
1秒毎に)NMEAデータを取得し、各NMEAデータに含まれる位置情報(GPS受信
機10A、10B、10Cによる通常測位モードでの測位計算の結果)を集めて所定時間
における3つの統計情報を作成し、その各々の最頻値または中央値に基づいて、3つの受
信点の位置情報を生成する処理を行う。
The processing unit 20B includes a phase comparator 21, a loop filter 22, a DS, as in the first embodiment.
P23, the frequency divider 24, and the GPS control part 25 are included, and also the selection switch 26 is included.
The DSP 23 periodically (for example, from the GPS receivers 10A, 10B, 10C)
NMEA data is acquired every second), and the location information (results of positioning calculation in the normal positioning mode by the GPS receivers 10A, 10B, 10C) included in each NMEA data is collected, and three statistical information at a predetermined time is collected. A process of generating the position information of the three reception points is performed based on the mode value or the median value.

また、DSP23は、GPS受信機10A、10B、10Cからそれぞれ取得したNM
EAデータに含まれる所定のパラメーター情報(例えば、捕捉しているGPS衛星の数や
衛星信号の受信強度等)に基づいて、GPS受信機10A、10B、10Cが出力する1
PPSの精度(UTC(世界標準時)の1秒との同期精度)を比較する。例えば、DSP
23は、捕捉しているGPS衛星の数が同じであれば衛星信号の受信強度が大きいほど1
PPSの精度が高く、受信強度が同程度であれば捕捉しているGPS衛星の数が多いほど
1PPSの精度が高いと判定することができる。
In addition, the DSP 23 acquires the NM acquired from the GPS receivers 10A, 10B, and 10C, respectively.
The GPS receivers 10A, 10B, and 10C output 1 based on predetermined parameter information included in the EA data (for example, the number of captured GPS satellites and the reception intensity of satellite signals).
Compare the accuracy of PPS (UTC (Universal Standard Time) synchronization accuracy with 1 second). For example, DSP
If the number of GPS satellites captured is the same, 23 indicates 1 as the satellite signal reception intensity increases.
If the accuracy of PPS is high and the reception strength is similar, it can be determined that the accuracy of 1PPS is higher as the number of GPS satellites captured is larger.

選択スイッチ26は、DSP23の比較結果に応じて、GPS受信機10Aが出力する
1PPS、GPS受信機10Bが出力する1PPS、GPS受信機10Cが出力する1P
PSのいずれかを選択して出力する。この選択スイッチ26が出力する1PPSが位相比
較器21に入力される。
また、本実施形態では、DSP23は、選択スイッチ26を制御して1PPSを選択し
た後は、選択した1PPSを出力するGPS受信機が出力するNMEAデータを監視し、
前回との差分が閾値よりも大きい場合、GPS受信機10A、10B、10Cが出力する
1PPSの精度を比較する処理を再び行う。
According to the comparison result of the DSP 23, the selection switch 26 is 1PPS output from the GPS receiver 10A, 1PPS output from the GPS receiver 10B, and 1P output from the GPS receiver 10C.
Select one of PS and output. 1 PPS output from the selection switch 26 is input to the phase comparator 21.
In the present embodiment, after the DSP 23 controls the selection switch 26 to select 1PPS, the DSP 23 monitors the NMEA data output from the GPS receiver that outputs the selected 1PPS.
When the difference with the last time is larger than a threshold value, the process which compares the precision of 1PPS which GPS receiver 10A, 10B, 10C outputs is performed again.

GPS制御部25は、GPS受信機10A、10B、10Cに各種の制御コマンドを送
信し、GPS受信機10A、10B、10Cの動作を制御する。本実施形態では、GPS
制御部25は、GPS受信機10A、10B、10Cにモード設定用の制御コマンドを送
信し、GPS受信機10A、10B、10Cを通常測位モードから位置固定モードに切り
替える処理を行う。また、GPS制御部25は、GPS受信機10A、10B、10Cを
通常測位モードから位置固定モードに切り替える前に、GPS受信機10A、10B、1
0Cに位置設定用の制御コマンドを送信し、DSP23が生成した3つの受信点の位置情
報をそれぞれGPS受信機10A、10B、10Cに設定する処理を行う。
The GPS control unit 25 transmits various control commands to the GPS receivers 10A, 10B, and 10C, and controls the operations of the GPS receivers 10A, 10B, and 10C. In this embodiment, GPS
The control unit 25 transmits a mode setting control command to the GPS receivers 10A, 10B, and 10C, and performs a process of switching the GPS receivers 10A, 10B, and 10C from the normal positioning mode to the position fixing mode. In addition, the GPS control unit 25 sets the GPS receivers 10A, 10B, and 1C before switching the GPS receivers 10A, 10B, and 10C from the normal positioning mode to the position fixing mode.
A position setting control command is transmitted to 0C, and the position information of the three reception points generated by the DSP 23 is set in the GPS receivers 10A, 10B, and 10C, respectively.

図12は、図11に示すタイミング信号生成装置が備えるGPS受信機における1PP
S選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。
処理部20Bは、図12に示すように、電源がオンされると(S300のY)、所定時
間が経過するまで所定時間が経過したか否かを判断し(S302)、所定時間が経過した
場合、まず、GPS受信機10A、10B、10Cがそれぞれ出力するNMEAデータに
基づき、GPS受信機10A、10B、10Cがそれぞれ出力する1PPSの精度を比較
する(S304)。
FIG. 12 shows 1PP in the GPS receiver included in the timing signal generator shown in FIG.
It is a flowchart which shows an example of the process sequence of S selection.
As shown in FIG. 12, when the power is turned on (Y in S300), the processing unit 20B determines whether or not the predetermined time has elapsed until the predetermined time has elapsed (S302), and the predetermined time has elapsed. In this case, first, the accuracy of 1 PPS output from the GPS receivers 10A, 10B, and 10C is compared based on the NMEA data output from the GPS receivers 10A, 10B, and 10C, respectively (S304).

次に、処理部20Bは、原子発振器30の発振制御用の1PPS(位相比較器21に入
力される1PPS)として最も高精度の1PPSを選択する(S306)。
次に、処理部20Bは、選択した1PPSを出力するGPS受信機が新たに出力するN
MEAデータと前回のNMEAデータとの差分を計算する(S308)。
そして、処理部20Bは、ステップS308で計算した差分が閾値よりも大きいか否か
を判断し(S310)、かかる差分が閾値以下である場合、ステップS308に移行し、
かかる差分が閾値よりも大きくなるまで、ステップS308の処理およびステップS31
0の判断を繰り返し、一方、かかる差分が閾値よりも大きい場合、ステップS304に移
行し、前述したステップS304以降の処理を再び行う。
Next, the processing unit 20B selects the most accurate 1PPS as the 1PPS for controlling the oscillation of the atomic oscillator 30 (1PPS input to the phase comparator 21) (S306).
Next, the processing unit 20B outputs a new N output from the GPS receiver that outputs the selected 1PPS.
The difference between the MEA data and the previous NMEA data is calculated (S308).
Then, the processing unit 20B determines whether or not the difference calculated in step S308 is greater than a threshold (S310). If the difference is equal to or less than the threshold, the processing unit 20B proceeds to step S308.
Until the difference becomes larger than the threshold value, the process of step S308 and step S31 are performed.
On the other hand, if the difference is greater than the threshold value, the process proceeds to step S304, and the processes after step S304 described above are performed again.

このように、第3実施形態のタイミング信号生成装置1Bは、互いに異なる場所に設置
された3つのGPSアンテナ50A、50B、50Cにそれぞれ接続された3つのGPS
受信機10A、10B、10Cを同じように動作させておき、位相比較器21に入力され
る1PPSとして最も精度の高い1PPSを選択し、選択中の1PPSの精度が劣化した
と判断すると、再び最も精度の高い1PPSを選択しなおす。なお、本実施形態では、G
PS受信機とGPSアンテナのセットが3つであるが、2つでもよいし4つ以上であって
もよい。
As described above, the timing signal generation device 1B of the third embodiment includes three GPS antennas connected to the three GPS antennas 50A, 50B, and 50C installed at different locations.
When the receivers 10A, 10B, and 10C are operated in the same manner, 1PPS having the highest accuracy is selected as 1PPS input to the phase comparator 21, and it is determined that the accuracy of the currently selected 1PPS has deteriorated again. Reselect 1PPS with high accuracy. In the present embodiment, G
The set of PS receivers and GPS antennas is three, but may be two or four or more.

以上に説明したように、第3実施形態のタイミング信号生成装置1Bによれば、互いに
異なる場所に設置された複数のGPSアンテナ50A、50B、50Cと、各GPSアン
テナ50A、50B、50Bが受信した衛星信号をそれぞれ処理する複数のGPS受信機
10A、10B、10Cとを設けておき、複数のGPS受信機が出力する複数の1PPS
の中から最も精度の高い1PPSを選択して出力する。したがって、時間の経過に応じて
、受信強度、可視衛星の数、マルチパス等の受信環境が変化しても、高精度の1PPSの
出力を継続することができる。
その他、第3実施形態のタイミング信号生成装置1Bは、前述した第1実施形態のタイ
ミング信号生成装置1が奏する効果と同様の効果を奏することができる。
As described above, according to the timing signal generation device 1B of the third embodiment, a plurality of GPS antennas 50A, 50B, and 50C installed at different locations and the GPS antennas 50A, 50B, and 50B are received. A plurality of GPS receivers 10A, 10B, and 10C for processing satellite signals are provided, and a plurality of 1PPS output by the plurality of GPS receivers are provided.
1PPS with the highest accuracy is selected from the above and output. Therefore, even if the reception environment such as the reception intensity, the number of visible satellites, and the multipath changes with the passage of time, the highly accurate 1PPS output can be continued.
In addition, the timing signal generation device 1B of the third embodiment can achieve the same effects as the effects exhibited by the timing signal generation device 1 of the first embodiment described above.

2.電子機器
次に、本発明の電子機器の実施形態を説明する。
図13は、本発明の電子機器の実施形態を示すブロック図である。
図13に示す電子機器300は、タイミング信号生成装置310、CPU(Central Pr
ocessing Unit)320、操作部330、ROM(Read Only Memory)340、RAM(R
andom Access Memory)350、通信部360および表示部370を含んで構成されてい
る。
2. Next, an embodiment of an electronic device of the present invention will be described.
FIG. 13 is a block diagram showing an embodiment of the electronic apparatus of the present invention.
13 includes a timing signal generation device 310, a CPU (Central Pr
ocessing Unit) 320, operation unit 330, ROM (Read Only Memory) 340, RAM (R
andom Access Memory) 350, a communication unit 360, and a display unit 370.

タイミング信号生成装置310は、例えば、前述した第1実施形態ないし第3実施形態
のいずれかのタイミング信号生成装置(1、1Aまたは1B)であり、先に説明したよう
に、衛星信号を受信して高精度のタイミング信号(1PPS)を生成し、外部に出力する
。これにより、より低コストで信頼性の高い電子機器300を実現することができる。
CPU320は、ROM340等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理
や制御処理を行う。具体的には、CPU320は、タイミング信号生成装置310が出力
するタイミング信号(1PPS)やクロック信号に同期して、計時処理、操作部330か
らの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部360を制御す
る処理、表示部370に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う
The timing signal generation device 310 is, for example, the timing signal generation device (1, 1A, or 1B) of any of the first to third embodiments described above, and receives a satellite signal as described above. A highly accurate timing signal (1PPS) is generated and output to the outside. Thereby, the electronic device 300 with higher reliability at a lower cost can be realized.
The CPU 320 performs various calculation processes and control processes in accordance with programs stored in the ROM 340 and the like. Specifically, the CPU 320 synchronizes with the timing signal (1PPS) and the clock signal output from the timing signal generation device 310, performs various processes according to the operation signal from the operation unit 330, data communication with the outside In order to perform the process, a process of controlling the communication unit 360, a process of transmitting a display signal for displaying various information on the display unit 370, and the like are performed.

操作部330は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユー
ザーによる操作に応じた操作信号をCPU320に出力する。
ROM340は、CPU320が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや
データ等を記憶している。
RAM350は、CPU320の作業領域として用いられ、ROM340から読み出さ
れたプログラムやデータ、操作部330から入力されたデータ、CPU320が各種プロ
グラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。
The operation unit 330 is an input device including operation keys, button switches, and the like, and outputs an operation signal corresponding to an operation by the user to the CPU 320.
The ROM 340 stores programs, data, and the like for the CPU 320 to perform various calculation processes and control processes.
The RAM 350 is used as a work area of the CPU 320, and temporarily stores programs and data read from the ROM 340, data input from the operation unit 330, calculation results executed by the CPU 320 according to various programs, and the like.

通信部360は、CPU320と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種
制御を行う。
表示部370は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成される表示装置であ
り、CPU320から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部37
0には操作部330として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
このような電子機器300としては種々の電子機器が考えられ、特に限定されないが、
例えば、標準時刻との同期を実現する時刻管理用のサーバー(タイムサーバー)、タイム
スタンプの発行等を行う時刻管理装置(タイムスタンプサーバー)、基地局等の周波数基
準装置等が挙げられる。
The communication unit 360 performs various controls for establishing data communication between the CPU 320 and an external device.
The display unit 370 is a display device configured by an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and displays various types of information based on a display signal input from the CPU 320. Display unit 37
0 may be provided with a touch panel that functions as the operation unit 330.
As such an electronic device 300, various electronic devices are conceivable and not particularly limited.
For example, a time management server (time server) that realizes synchronization with the standard time, a time management device (time stamp server) that issues time stamps, a frequency reference device such as a base station, and the like can be given.

3.移動体
図14は、本発明の移動体の実施形態を示す図である。
図14に示す移動体400は、タイミング信号生成装置410、カーナビゲーション装
置420、コントローラー430、440、450、バッテリー460、バックアップ用
バッテリー470を含んで構成されている。
3. FIG. 14 is a diagram showing an embodiment of the moving body of the present invention.
14 includes a timing signal generation device 410, a car navigation device 420, controllers 430, 440, 450, a battery 460, and a backup battery 470.

タイミング信号生成装置410としては、上述の各実施形態のタイミング信号生成装置
1を適用することができる。タイミング信号生成装置410は、例えば、移動体400が
移動中は、通常測位モードでリアルタイムに測位計算を行って1PPS、クロック信号お
よびNMEAデータを出力する。また、タイミング信号生成装置410は、例えば、移動
体400が停止中は、通常測位モードで複数回の測位計算を行った後、複数回の測位計算
結果の最頻値または中央値を現在の位置情報として設定し、位置固定モードで1PPS、
クロック信号およびNMEAデータを出力する。
As the timing signal generation device 410, the timing signal generation device 1 of each of the above-described embodiments can be applied. For example, when the moving body 400 is moving, the timing signal generation device 410 performs a positioning calculation in real time in the normal positioning mode and outputs 1 PPS, a clock signal, and NMEA data. In addition, for example, when the moving body 400 is stopped, the timing signal generation device 410 performs the positioning calculation a plurality of times in the normal positioning mode, and then obtains the mode value or the median value of the plurality of positioning calculation results as the current position. Set as information, 1PPS in fixed position mode,
A clock signal and NMEA data are output.

カーナビゲーション装置420は、タイミング信号生成装置410が出力する1PPS
やクロック信号に同期して、タイミング信号生成装置410が出力するNMEAデータを
用いて、位置や時刻その他の各種の情報をディスプレイに表示する。
コントローラー430、440、450は、エンジンシステム、ブレーキシステム、キ
ーレスエントリーシステム等の各種の制御を行う。コントローラー430、440、45
0は、タイミング信号生成装置410が出力するクロック信号に同期して各種の制御を行
うようにしてもよい。
The car navigation device 420 is a 1PPS output from the timing signal generator 410.
In synchronism with the clock signal, the NMEA data output from the timing signal generator 410 is used to display the position, time, and other various information on the display.
The controllers 430, 440, and 450 perform various controls such as an engine system, a brake system, and a keyless entry system. Controller 430, 440, 45
0 may perform various controls in synchronization with the clock signal output from the timing signal generator 410.

本実施形態の移動体400は、タイミング信号生成装置410を備えていることで、移
動中も停止中も高い信頼性を確保することができる。
このような移動体400としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車(電気自動
車も含む)、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げ
られる。
以上、本発明のタイミング信号生成装置、電子機器および移動体について、図示の実施
形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
Since the moving body 400 of the present embodiment includes the timing signal generation device 410, high reliability can be ensured both during movement and during stoppage.
As such a moving body 400, various moving bodies can be considered, and examples thereof include automobiles (including electric automobiles), aircraft such as jets and helicopters, ships, rockets, and artificial satellites.
As described above, the timing signal generation device, the electronic apparatus, and the moving body of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these.

また、本発明は、前述した実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換す
ることができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明は、前述した各実施形態の任意の構成同士を適宜組み合わせるようにして
もよい。
また、タイミング信号生成装置が備える発振器として、前述した実施形態では原子発振
器を用いた場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、比較的高精度
な水晶発振器である恒温槽付水晶発振器(例えばDOCXO)を用いることもできる。ま
た、発振器として、他の水晶発振器やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)発
振器等を用いてもよい。
In addition, the present invention can be replaced with an arbitrary configuration that exhibits the same function as that of the above-described embodiment, and an arbitrary configuration can be added.
Moreover, you may make it this invention combine suitably the arbitrary structures of each embodiment mentioned above.
Further, in the above-described embodiment, the case where the atomic oscillator is used as the oscillator included in the timing signal generation device has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and is, for example, a relatively high-precision crystal oscillator. A thermostatic crystal oscillator (for example, DOCXO) can also be used. Further, as the oscillator, other crystal oscillators, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) oscillators, or the like may be used.

また、例えば、上述した第3実施形態のタイミング信号生成装置において、第2実施形
態と同様に、GPSアンテナとGPS受信機の各セットに対してそれぞれバックアップ用
のセットを設けてもよい。
また、上述した各実施形態では、GPSを利用したタイミング信号生成装置を例に挙げ
たが、GPS以外の全地球的航法衛星システム(GNSS)、例えば、ガリレオ、GLO
NASS等を利用してもよい。
Further, for example, in the timing signal generation device of the third embodiment described above, a backup set may be provided for each set of the GPS antenna and the GPS receiver, as in the second embodiment.
Further, in each of the above-described embodiments, a timing signal generation device using GPS is taken as an example, but a global navigation satellite system (GNSS) other than GPS, for example, Galileo, GLO
NASS or the like may be used.

1‥‥タイミング信号生成装置 1A‥‥タイミング信号生成装置 1B‥‥タイミング
信号生成装置 2‥‥GPS衛星 10‥‥GPS受信機 10A‥‥GPS受信機 1
0B‥‥GPS受信機 10C‥‥GPS受信機 11‥‥SAWフィルター 12‥‥
RF処理部 13‥‥ベースバンド処理部 14‥‥温度補償型水晶発振器 20‥‥処
理部 20A‥‥処理部 20B‥‥処理部 21‥‥位相比較器 22‥‥ループフィ
ルター 23‥‥DSP 24‥‥分周器 25‥‥GPS制御部 26‥‥選択スイッ
チ 27‥‥故障判定部 30‥‥原子発振器 40‥‥温度センサー 50‥‥GPS
アンテナ 50A‥‥GPSアンテナ 50B‥‥GPSアンテナ 50C‥‥GPSア
ンテナ 121‥‥PLL 122‥‥LNA 123‥‥ミキサー 124‥‥IFア
ンプ 125‥‥IFフィルター 126‥‥ADC 131‥‥DSP 132‥‥C
PU 133‥‥SRAM 134‥‥RTC 300‥‥電子機器 310‥‥タイミ
ング信号生成装置 320‥‥CPU 330‥‥操作部 340‥‥ROM 350‥
‥RAM 360‥‥通信部 370‥‥表示部 400‥‥移動体 410‥‥タイミ
ング信号生成装置 420‥‥カーナビゲーション装置 430、440、450‥‥コ
ントローラー 460‥‥バッテリー 470‥‥バックアップ用バッテリー O‥‥障
害物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Timing signal generator 1A ... Timing signal generator 1B ... Timing signal generator 2 ... GPS satellite 10 ... GPS receiver 10A ... GPS receiver 1
0B ... GPS receiver 10C ... GPS receiver 11 ... SAW filter 12 ...
RF processing unit 13 Baseband processing unit 14 Temperature compensated crystal oscillator 20 Processing unit 20A Processing unit 20B Processing unit 21 Phase comparator 22 Loop filter 23 DSP 24 Frequency divider 25 GPS control unit 26 Selection switch 27 Failure determination unit 30 Atomic oscillator 40 Temperature sensor 50 GPS
Antenna 50A ... GPS antenna 50B ... GPS antenna 50C ... GPS antenna 121 ... PLL 122 ... LNA 123 ... Mixer 124 ... IF amplifier 125 ... IF filter 126 ... ADC 131 ... DSP 132 ... C
PU 133 ... SRAM 134 ... RTC 300 ... Electronic equipment 310 ... Timing signal generator 320 ... CPU 330 ... Operation unit 340 ... ROM 350 ...
... RAM 360 ... Communication unit 370 ... Display unit 400 ... Moving body 410 ... Timing signal generator 420 ... Car navigation device 430, 440, 450 ... Controller 460 ... Battery 470 ... Backup battery O ... ‥Obstacle

図7(A)は、GPS衛星の捕捉数が多いが受信強度が小さい場合の測位計算結果を示
す表、図7(B)は、受信強度が大きいがGPS衛星の捕捉数が少ない場合の測位計算結
果を示す表である。
なお、図7(A)に示す測位計算結果は、GPS衛星の捕捉数が7〜8、衛星信号の強
度が−145dBm、測位時間が16時間の条件で行ったものであり、かかる条件は、衛星信号の強度が小さいが測位計算に十分な数のGPS衛星が捕捉される受信環境を想定したものである。一方、図7(B)に示す測位計算結果は、GPS衛星の捕捉数が3〜5、衛星信号の強度が−145dBm、測位時間が17時間の条件で行ったものであり、か
かる条件は、衛星信号の強度が小さく、測位計算に十分な数のGPS衛星が捕捉されると
は限らない受信環境を想定したものである。
FIG. 7A is a table showing a positioning calculation result when the number of GPS satellites captured is large but the reception strength is low, and FIG. 7B is a positioning when the reception strength is large but the number of GPS satellites captured is small. It is a table | surface which shows a calculation result.
In addition, the positioning calculation result shown in FIG. 7 (A) is obtained under the conditions that the number of GPS satellites captured is 7 to 8, the intensity of the satellite signal is −145 dBm, and the positioning time is 16 hours. Although the strength of the satellite signal is less is obtained by assuming the receiving environment where a sufficient number of GPS satellites to the positioning computation Ru is captured. On the other hand, the positioning calculation results shown in FIG. 7B were obtained under the conditions that the number of GPS satellites captured was 3 to 5, the satellite signal intensity was −145 dBm , and the positioning time was 17 hours. This assumes a reception environment in which the intensity of the satellite signal is small and a sufficient number of GPS satellites are not captured for positioning calculation.

Claims (10)

複数の位置情報衛星から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に基づいて、
受信点の位置情報を生成する位置情報生成部と、
仰角マスクの設定値以上の仰角にある位置情報衛星からの衛星信号を受信し、受信した
衛星信号に基づいて、タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
を備えることを特徴とするタイミング信号生成装置。
Receive satellite signals transmitted from multiple location information satellites, and based on the received satellite signals,
A position information generation unit that generates position information of a reception point;
A timing signal generation unit that receives a satellite signal from a position information satellite at an elevation angle equal to or higher than a setting value of an elevation angle mask, and generates a timing signal based on the received satellite signal;
A timing signal generating device comprising:
前記仰角マスクの設定値が45度以上である請求項1に記載のタイミング信号生成装置
The timing signal generation device according to claim 1, wherein a set value of the elevation mask is 45 degrees or more.
前記仰角マスクの設定値が変更可能である請求項1または2に記載のタイミング信号生
成装置。
The timing signal generation device according to claim 1, wherein a setting value of the elevation mask is changeable.
前記タイミング信号生成部は、受信した前記衛星信号の受信強度、および、前記衛星信
号に含まれる時刻情報と前記受信点の時刻情報とのずれ、のうちの少なくとも一つに関す
る情報に基づいて、前記仰角マスクの設定値を変更する請求項3に記載のタイミング信号
生成装置。
The timing signal generation unit is based on information on at least one of the received intensity of the received satellite signal and the time information included in the satellite signal and the time information of the reception point. The timing signal generation device according to claim 3, wherein the setting value of the elevation angle mask is changed.
前記タイミング信号生成部は、経時的に蓄積されている前記情報に基づいて、前記仰角
マスクの設定値を変更する請求項4に記載のタイミング信号生成装置。
The timing signal generation device according to claim 4, wherein the timing signal generation unit changes a setting value of the elevation angle mask based on the information accumulated over time.
前記位置情報生成部は、前記仰角マスクの設定値よりも小さい仰角にある位置情報衛星
を含む複数の位置情報衛星から送信された衛星信号に基づいて、受信点の位置情報を生成
可能である請求項1ないし5のいずれか1項に記載のタイミング信号生成装置。
The position information generation unit can generate position information of a reception point based on satellite signals transmitted from a plurality of position information satellites including position information satellites at an elevation angle smaller than a set value of the elevation angle mask. Item 6. The timing signal generation device according to any one of Items 1 to 5.
前記位置情報生成部は、衛星信号に基づいて測位計算を行う測位計算部を含み、所定時
間に亘る前記測位計算部による複数の前記測位計算の結果における最頻値または中央値に
基づいて、受信点の位置情報を生成する請求項1ないし6のいずれか1項に記載のタイミ
ング信号生成装置。
The position information generation unit includes a positioning calculation unit that performs positioning calculation based on a satellite signal, and receives based on a mode value or a median value in a plurality of positioning calculation results by the positioning calculation unit over a predetermined time. The timing signal generating device according to claim 1, wherein the timing signal generating device generates point position information.
クロック信号を出力する発振器と、
前記クロック信号を前記タイミング信号に同期させる同期制御部と、を備えている請求
項1ないし7のいずれか1項に記載のタイミング信号生成装置。
An oscillator that outputs a clock signal;
The timing signal generation device according to claim 1, further comprising: a synchronization control unit that synchronizes the clock signal with the timing signal.
請求項1ないし8のいずれか1項に記載のタイミング信号生成装置を備えていることを
特徴とする電子機器。
An electronic apparatus comprising the timing signal generation device according to claim 1.
請求項1ないし8のいずれか1項に記載のタイミング信号生成装置を備えていることを
特徴とする移動体。
A moving body comprising the timing signal generation device according to claim 1.
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