JP3067000B2 - Ｇｐｓ受信方法 - Google Patents
Ｇｐｓ受信方法Info
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- JP3067000B2 JP3067000B2 JP4276659A JP27665992A JP3067000B2 JP 3067000 B2 JP3067000 B2 JP 3067000B2 JP 4276659 A JP4276659 A JP 4276659A JP 27665992 A JP27665992 A JP 27665992A JP 3067000 B2 JP3067000 B2 JP 3067000B2
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- Japan
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- user
- satellite
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星からの航法メ
ッセージ（衛星の時刻や軌道等のデータ）を受信して、
ユーザの現在位置を得るＧＰＳ受信方法に関する。
ッセージ（衛星の時刻や軌道等のデータ）を受信して、
ユーザの現在位置を得るＧＰＳ受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】地球を周回する複数個の人工衛星からの
航法メッセージを利用して、ユーザの位置を得るＧＰＳ
（Global Positioning System）と呼ばれる測位システ
ムがある。このシステムにおいては、各衛星から、疑似
ランダムノイズ（チップ速度１．０２３ＭＨｚ）で航法
メッセージをスペクトラム拡散するとともに、そのスペ
クトラム拡散信号で搬送波（１５７５．４２ＭＨｚ，１
２２７．６ＭＨｚ）をＰＳＫ変調した信号が送信され
る。
航法メッセージを利用して、ユーザの位置を得るＧＰＳ
（Global Positioning System）と呼ばれる測位システ
ムがある。このシステムにおいては、各衛星から、疑似
ランダムノイズ（チップ速度１．０２３ＭＨｚ）で航法
メッセージをスペクトラム拡散するとともに、そのスペ
クトラム拡散信号で搬送波（１５７５．４２ＭＨｚ，１
２２７．６ＭＨｚ）をＰＳＫ変調した信号が送信され
る。
【０００３】また、衛星ごとに異なる符号パターンの疑
似ランダムノイズが使用されているため、受信側におい
て、符号パターンの疑似ランダムノイズを選択的に使用
することで、各衛星からの航法メッセージを分離して受
信することができる。
似ランダムノイズが使用されているため、受信側におい
て、符号パターンの疑似ランダムノイズを選択的に使用
することで、各衛星からの航法メッセージを分離して受
信することができる。
【０００４】次に、４個の衛星からの航法メッセージを
利用して、ユーザの現在位置（ｘｕ，ｙｕ，ｚｕ）を求
める方法を説明する。
利用して、ユーザの現在位置（ｘｕ，ｙｕ，ｚｕ）を求
める方法を説明する。
【０００５】周知のように、各衛星からの航法メッセー
ジには、衛星の時刻や軌道等のデータが含まれている。
各衛星は、ＧＰＳ時（原子時計が刻む正確な時刻）を保
持しており、１９８０年１月６日０時ＵＴＣ時を、同年
同月同日０時ＧＰＳ時としてスタートさせている。ここ
で、ＵＴＣは協定世界時である。
ジには、衛星の時刻や軌道等のデータが含まれている。
各衛星は、ＧＰＳ時（原子時計が刻む正確な時刻）を保
持しており、１９８０年１月６日０時ＵＴＣ時を、同年
同月同日０時ＧＰＳ時としてスタートさせている。ここ
で、ＵＴＣは協定世界時である。
【０００６】いま、図３に示すように、受信した４つの
衛星からの航法メッセージの時刻データによる時間軸
を、それぞれＳＶ１乃至ＳＶ４とするとともに、ユーザ
の時刻データによる時間軸をＳＶｕとする。時間軸ＳＶ
ｕ上で時刻ｔｕであるとき、時間軸ＳＶ１乃至ＳＶ４上
で時刻ｔ１乃至ｔ４であれば、ユーザの現在位置（ｘ
ｕ，ｙｕ，ｚｕ）から各衛星の現在位置（ｘｉ，ｙｉ，
ｚｉ）までの距離ｒｉ（ｉは各衛星に対応する１乃至４
の添字）は、それぞれ次式に示すようになる。尚、Ｃは
光速である。
衛星からの航法メッセージの時刻データによる時間軸
を、それぞれＳＶ１乃至ＳＶ４とするとともに、ユーザ
の時刻データによる時間軸をＳＶｕとする。時間軸ＳＶ
ｕ上で時刻ｔｕであるとき、時間軸ＳＶ１乃至ＳＶ４上
で時刻ｔ１乃至ｔ４であれば、ユーザの現在位置（ｘ
ｕ，ｙｕ，ｚｕ）から各衛星の現在位置（ｘｉ，ｙｉ，
ｚｉ）までの距離ｒｉ（ｉは各衛星に対応する１乃至４
の添字）は、それぞれ次式に示すようになる。尚、Ｃは
光速である。
【０００７】（１）式より、次に示すように４つの式が
得られる。各衛星位置（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）（ｉ＝１乃
至４）は、各衛星からの航法メッセージの軌道データに
基づいて算出される。 ［（ｘ１−ｘｕ）2＋（ｙ１−ｙｕ）2＋（ｚ１−ｚｕ）2］1/2 ＝Ｃ（ｔｕ−ｔ１） ［（ｘ２−ｘｕ）2＋（ｙ２−ｙｕ）2＋（ｚ２−ｚｕ）2］1/2 ＝Ｃ（ｔｕ−ｔ２） ［（ｘ３−ｘｕ）2＋（ｙ３−ｙｕ）2＋（ｚ３−ｚｕ）2］1/2 ＝Ｃ（ｔｕ−ｔ３） ［（ｘ４−ｘｕ）2＋（ｙ４−ｙｕ）2＋（ｚ４−ｚｕ）2］1/2 ＝Ｃ（ｔｕ−ｔ４） ・・・（２）
得られる。各衛星位置（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）（ｉ＝１乃
至４）は、各衛星からの航法メッセージの軌道データに
基づいて算出される。 ［（ｘ１−ｘｕ）2＋（ｙ１−ｙｕ）2＋（ｚ１−ｚｕ）2］1/2 ＝Ｃ（ｔｕ−ｔ１） ［（ｘ２−ｘｕ）2＋（ｙ２−ｙｕ）2＋（ｚ２−ｚｕ）2］1/2 ＝Ｃ（ｔｕ−ｔ２） ［（ｘ３−ｘｕ）2＋（ｙ３−ｙｕ）2＋（ｚ３−ｚｕ）2］1/2 ＝Ｃ（ｔｕ−ｔ３） ［（ｘ４−ｘｕ）2＋（ｙ４−ｙｕ）2＋（ｚ４−ｚｕ）2］1/2 ＝Ｃ（ｔｕ−ｔ４） ・・・（２）
【０００８】（２）式の４つの式による連立一次方程式
を解くことで、ｘｕ，ｙｕ，ｚｕを算出することができ
る。この場合、ｔｕを未知数として計算により求めるこ
とができるため、ユーザの受信機に高価な原子時計を備
える必要がなくなる。
を解くことで、ｘｕ，ｙｕ，ｚｕを算出することができ
る。この場合、ｔｕを未知数として計算により求めるこ
とができるため、ユーザの受信機に高価な原子時計を備
える必要がなくなる。
【０００９】次に、図４および図５を参照して、航法メ
ッセージのフォーマットについて説明する。航法メッセ
ージは、その伝送ビットレートが５０ｂｐｓ、メインフ
レームの全ビット数が１５００ビットとされている。そ
のため、１メインフレーム送るのに３０秒かかる。各メ
インフレームは、６秒、３００ビットずつの５つのサブ
フレームに分割されている。
ッセージのフォーマットについて説明する。航法メッセ
ージは、その伝送ビットレートが５０ｂｐｓ、メインフ
レームの全ビット数が１５００ビットとされている。そ
のため、１メインフレーム送るのに３０秒かかる。各メ
インフレームは、６秒、３００ビットずつの５つのサブ
フレームに分割されている。
【００１０】各サブフレームの先頭に８ビットのプリア
ンブル（同期信号）が配置され、その後に１７ビットの
ＴＯＷＣ（Time of Week Count）が配置されている。Ｔ
ＯＷＣは、週（Week）の最初よりサブフレームの数をカ
ウントした値である。また、メインフレームを構成する
５個のサブフレームのうち、最初のサブフレーム１のＴ
ＯＷＣの後には、１０ビットのＷＮ（Week Number）が
配置されている。図４（Ａ）は、１９８０年１月６日０
時から始まる第１週のメインフレームを示している。同
図（Ｂ）は、第ｎ週の最初から４つのメインフレームを
示している。
ンブル（同期信号）が配置され、その後に１７ビットの
ＴＯＷＣ（Time of Week Count）が配置されている。Ｔ
ＯＷＣは、週（Week）の最初よりサブフレームの数をカ
ウントした値である。また、メインフレームを構成する
５個のサブフレームのうち、最初のサブフレーム１のＴ
ＯＷＣの後には、１０ビットのＷＮ（Week Number）が
配置されている。図４（Ａ）は、１９８０年１月６日０
時から始まる第１週のメインフレームを示している。同
図（Ｂ）は、第ｎ週の最初から４つのメインフレームを
示している。
【００１１】各サブフレームは、原則として、図４
（Ｂ）に示すように、１０個のワードから構成され、各
ワードは、６００ｍｓｅ、３０ビットからなっている。
１０個のワードのうち、最初のワード１の先頭の８ビッ
トはプリアンブルとされ、次のワード２の先頭の１７ビ
ットはＴＯＷＣとされている。各ワードの最後には、６
ビットの誤り訂正用のパリティが配置されている。各ワ
ードのパリティは、そのワードの２４ビット、およびそ
の前のワードの最後の２ビットの合計２６ビットに対し
て付加されている。
（Ｂ）に示すように、１０個のワードから構成され、各
ワードは、６００ｍｓｅ、３０ビットからなっている。
１０個のワードのうち、最初のワード１の先頭の８ビッ
トはプリアンブルとされ、次のワード２の先頭の１７ビ
ットはＴＯＷＣとされている。各ワードの最後には、６
ビットの誤り訂正用のパリティが配置されている。各ワ
ードのパリティは、そのワードの２４ビット、およびそ
の前のワードの最後の２ビットの合計２６ビットに対し
て付加されている。
【００１２】また、航法メッセージは、そのビットレー
トが５０ｂｐｓであるため、図５に示すように、ビット
周期は２０ｍｓｅｃ（＝１／５０）となる。このような
航法メッセージが、上述したように、チップ速度が１．
０２３ＭＨｚの疑似ランダムノイズ（図５参照）でスペ
クトラム拡散される。この疑似ランダムノイズのコード
長（繰返し周期）は１ｍｓｅｃであり、その２０周期分
が航法メッセージの１ビットに正確に対応している。
尚、１チップ周期は、略１μｓｅｃとなる。
トが５０ｂｐｓであるため、図５に示すように、ビット
周期は２０ｍｓｅｃ（＝１／５０）となる。このような
航法メッセージが、上述したように、チップ速度が１．
０２３ＭＨｚの疑似ランダムノイズ（図５参照）でスペ
クトラム拡散される。この疑似ランダムノイズのコード
長（繰返し周期）は１ｍｓｅｃであり、その２０周期分
が航法メッセージの１ビットに正確に対応している。
尚、１チップ周期は、略１μｓｅｃとなる。
【００１３】以上のような各衛星からの航法メッセージ
を受信するＧＰＳ受信方法では、時間軸ＳＶ１乃至ＳＶ
４の時刻ｔ１乃至ｔ４は、（３）式により算出される。 （ｉ＝１乃至４）
を受信するＧＰＳ受信方法では、時間軸ＳＶ１乃至ＳＶ
４の時刻ｔ１乃至ｔ４は、（３）式により算出される。 （ｉ＝１乃至４）
【００１４】ここで、ＷＮｉとしては、いま受信された
航法メッセージより前の週に検出されたＷＮが使用され
る。ＴＯＷｉとしては、いま受信された航法メッセージ
より前のサブフレームで検出されたＴＯＷＣが使用され
るが、週の最初のサブフレームでは０が使用される。Ｗ
ＯＲＤｉとしては、ワードのカウント値が使用され、こ
のカウント値はサブフレームの最初で０にリセットされ
る。ＢＩＴｉとしては、ビットのカウント値が使用さ
れ、このカウント値はワードの最初で０にリセットされ
る。ＳＥＱｉとしては、逆拡散に使用される疑似ランダ
ムノイズの繰返し周期のカウント値が使用され、このカ
ウント値はビットの最初で０にリセットされる。ＣＨＩ
Ｐｉとしては、チップのカウント値が使用され、このカ
ウント値は疑似ランダムノイズの繰返し周期の最初で０
にリセットされる。
航法メッセージより前の週に検出されたＷＮが使用され
る。ＴＯＷｉとしては、いま受信された航法メッセージ
より前のサブフレームで検出されたＴＯＷＣが使用され
るが、週の最初のサブフレームでは０が使用される。Ｗ
ＯＲＤｉとしては、ワードのカウント値が使用され、こ
のカウント値はサブフレームの最初で０にリセットされ
る。ＢＩＴｉとしては、ビットのカウント値が使用さ
れ、このカウント値はワードの最初で０にリセットされ
る。ＳＥＱｉとしては、逆拡散に使用される疑似ランダ
ムノイズの繰返し周期のカウント値が使用され、このカ
ウント値はビットの最初で０にリセットされる。ＣＨＩ
Ｐｉとしては、チップのカウント値が使用され、このカ
ウント値は疑似ランダムノイズの繰返し周期の最初で０
にリセットされる。
【００１５】同期処理は、以下のようにして行われる。
【００１６】まず、衛星からの信号にスペクトラム逆拡
散やＰＳＫ復調等の処理を施して得られるビットストリ
ームに基づいて、同期状態になったことを検出する。同
期がはずれた状態から同期状態とするために、衛星から
の信号にスペクトラム逆拡散の処理で乗算される疑似ラ
ンダムノイズの位相が調整される。同期状態となってか
ら、実際に同期状態になったことが検出されるまでの時
間は、ビット周期が２０ｍｓｅｃであることから、略２
０ｍｓｅｃ程度かかる。
散やＰＳＫ復調等の処理を施して得られるビットストリ
ームに基づいて、同期状態になったことを検出する。同
期がはずれた状態から同期状態とするために、衛星から
の信号にスペクトラム逆拡散の処理で乗算される疑似ラ
ンダムノイズの位相が調整される。同期状態となってか
ら、実際に同期状態になったことが検出されるまでの時
間は、ビット周期が２０ｍｓｅｃであることから、略２
０ｍｓｅｃ程度かかる。
【００１７】同期状態になったことが検出されると、疑
似ランダムノイズのチップのカウント値よりＣＨＩＰｉ
が決定され、また、ビットエッジを基準とする疑似ラン
ダムノイズの繰返し周期のカウント値よりＳＥＱｉが決
定される。
似ランダムノイズのチップのカウント値よりＣＨＩＰｉ
が決定され、また、ビットエッジを基準とする疑似ラン
ダムノイズの繰返し周期のカウント値よりＳＥＱｉが決
定される。
【００１８】次に、航法メッセージ（ビットストリー
ム）よりプリアンブルの検出が行われる。プリアンブル
は、各サブフレームの先頭に８ビットをもって配置され
ている。プリアンブルが検出されると、ＷＯＲＤｉおよ
びＢＩＴｉが決定される。
ム）よりプリアンブルの検出が行われる。プリアンブル
は、各サブフレームの先頭に８ビットをもって配置され
ている。プリアンブルが検出されると、ＷＯＲＤｉおよ
びＢＩＴｉが決定される。
【００１９】同期状態になったことが検出されてからプ
リアンブルが検出されるまでの時間は、サブフレーム周
期が６秒であることから、最大６秒かかる。
リアンブルが検出されるまでの時間は、サブフレーム周
期が６秒であることから、最大６秒かかる。
【００２０】次に、航法メッセージよりＴＯＷＣの検出
が行われ、ＴＯＷｉが決定される。プリアンブルがワー
ド１の先頭に配置されているのに対して、ＴＯＷＣはワ
ード２の先頭に配置され、ワード周期が６００ｍｓｅｃ
であるので、プリアンブルが検出されてからＴＯＷＣが
検出されるまでの時間は、略６００ｍｓｅｃ程度とな
る。
が行われ、ＴＯＷｉが決定される。プリアンブルがワー
ド１の先頭に配置されているのに対して、ＴＯＷＣはワ
ード２の先頭に配置され、ワード周期が６００ｍｓｅｃ
であるので、プリアンブルが検出されてからＴＯＷＣが
検出されるまでの時間は、略６００ｍｓｅｃ程度とな
る。
【００２１】次に、航法メッセージよりＷＮの検出が行
われる。ＷＮは５サブフレーム毎に配置されるので、Ｔ
ＯＷＣが検出されてからＷＮを検出するまでの時間は、
最悪略３０秒程度かかる。しかし、ＷＮは１週間不変で
あり、その週内であれば、ＷＮｉの決定にＷＮの検出は
不要である。
われる。ＷＮは５サブフレーム毎に配置されるので、Ｔ
ＯＷＣが検出されてからＷＮを検出するまでの時間は、
最悪略３０秒程度かかる。しかし、ＷＮは１週間不変で
あり、その週内であれば、ＷＮｉの決定にＷＮの検出は
不要である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】従来、このように上記
した（２）式より、衛星の位置を演算により求めるよう
にしていた。しかしながら、例えばノイズなどにより誤
った位置が求められたとしても、それを確認することが
できず、結果的にユーザの現在位置も誤って算出されて
しまう課題があった。
した（２）式より、衛星の位置を演算により求めるよう
にしていた。しかしながら、例えばノイズなどにより誤
った位置が求められたとしても、それを確認することが
できず、結果的にユーザの現在位置も誤って算出されて
しまう課題があった。
【００２３】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、演算により求めた衛星の位置の確度を確認
することができ、もって、ユーザの現在位置をより正確
に求めることができるようにするものである。
ものであり、演算により求めた衛星の位置の確度を確認
することができ、もって、ユーザの現在位置をより正確
に求めることができるようにするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明のＧＰＳ受信方法
は、複数の衛星から軌道情報と時刻情報を受信し、軌道
情報と時刻情報からユーザの少なくとも高度を含む位置
を演算し、演算により求めた高度を所定の閾値と比較
し、比較結果に対応して、演算した位置の確度を判定
し、判定した位置の確度に関する情報を、高度が閾値の
範囲内にない場合と、高度が閾値の範囲内にある場合
の、いずれの場合においても表示することを特徴とす
る。
は、複数の衛星から軌道情報と時刻情報を受信し、軌道
情報と時刻情報からユーザの少なくとも高度を含む位置
を演算し、演算により求めた高度を所定の閾値と比較
し、比較結果に対応して、演算した位置の確度を判定
し、判定した位置の確度に関する情報を、高度が閾値の
範囲内にない場合と、高度が閾値の範囲内にある場合
の、いずれの場合においても表示することを特徴とす
る。
【００２５】この高度が閾値の範囲内にないとき、それ
を表示したり、あるいは高度が閾値の範囲内にあると
き、それを表示するようにすることができる。また、高
度が閾値の範囲内にないとき、演算により求めた位置情
報の利用を禁止するようにすることができる。さらに、
高度が閾値の範囲内にないとき、演算を再度実行するよ
うにすることも可能である。
を表示したり、あるいは高度が閾値の範囲内にあると
き、それを表示するようにすることができる。また、高
度が閾値の範囲内にないとき、演算により求めた位置情
報の利用を禁止するようにすることができる。さらに、
高度が閾値の範囲内にないとき、演算を再度実行するよ
うにすることも可能である。
【００２６】
【作用】上記構成のＧＰＳ受信方法においては、複数の
衛星から受信した軌道情報と時刻情報をもとにして、ユ
ーザの位置が演算される。演算により求めた位置のう
ち、高度を所定の閾値と比較し、その比較結果に対応し
て位置の確度を判定し、その判定された確度を、高度が
閾値の範囲内にない場合と、高度が閾値の範囲内にある
場合の、いずれの場合においても表示する。従って、位
置の確度が低いとき、その位置情報を利用しないように
するなどして、より正確なユーザの現在位置を求めるこ
とが可能となり、さらに表示されている現在位置の確度
を知ることができる。
衛星から受信した軌道情報と時刻情報をもとにして、ユ
ーザの位置が演算される。演算により求めた位置のう
ち、高度を所定の閾値と比較し、その比較結果に対応し
て位置の確度を判定し、その判定された確度を、高度が
閾値の範囲内にない場合と、高度が閾値の範囲内にある
場合の、いずれの場合においても表示する。従って、位
置の確度が低いとき、その位置情報を利用しないように
するなどして、より正確なユーザの現在位置を求めるこ
とが可能となり、さらに表示されている現在位置の確度
を知ることができる。
【００２７】
【実施例】図１は、本発明のＧＰＳ受信方法を応用した
ＧＰＳ受信機の一実施例を示し、本例は４個の衛星から
の航法メッセージ（航法データ）を受信し、これを利用
してユーザの現在位置を求めるものであり、４チャンネ
ルの受信系を有している。同図において、アンテナ１で
捕らえられる各衛星からの信号は、ＲＦアンプ２で増幅
された後、混合器３で局部発振器４からの局部発振信号
と混合されて、中間周波信号に変換される。
ＧＰＳ受信機の一実施例を示し、本例は４個の衛星から
の航法メッセージ（航法データ）を受信し、これを利用
してユーザの現在位置を求めるものであり、４チャンネ
ルの受信系を有している。同図において、アンテナ１で
捕らえられる各衛星からの信号は、ＲＦアンプ２で増幅
された後、混合器３で局部発振器４からの局部発振信号
と混合されて、中間周波信号に変換される。
【００２８】混合器３より出力される中間周波信号は、
チャンネル１乃至４の受信処理回路５−１乃至５−４に
供給される。受信処理回路５−１乃至５−４では、それ
ぞれ第１乃至第４の衛星からの航法メッセージを得るた
め、スペクトラム逆拡散およびＰＳＫ復調等の処理が行
われる。受信処理回路５−１乃至５−４では、それぞれ
第１乃至第４の衛星で使用される符号パターンの疑似ラ
ンダムノイズが使用され、第１乃至第４の衛星からの航
法メッセージが分離して得られる。
チャンネル１乃至４の受信処理回路５−１乃至５−４に
供給される。受信処理回路５−１乃至５−４では、それ
ぞれ第１乃至第４の衛星からの航法メッセージを得るた
め、スペクトラム逆拡散およびＰＳＫ復調等の処理が行
われる。受信処理回路５−１乃至５−４では、それぞれ
第１乃至第４の衛星で使用される符号パターンの疑似ラ
ンダムノイズが使用され、第１乃至第４の衛星からの航
法メッセージが分離して得られる。
【００２９】受信処理回路５−１の構成を説明する。混
合器３より出力される中間周波信号は、逆拡散回路６に
供給され、疑似ランダムノイズ発生器（ＰＲＮ発生器）
７からの疑似ランダムノイズを使用してスペクトラム逆
拡散される。逆拡散回路６の出力信号は、データ復調器
８に供給されてＰＳＫ復調され、復調データ（第１の衛
星からの航法メッセージＤＴ１）としてＣＰＵ１１に供
給される。ＣＰＵ１１は、航法メッセージＤＴ１のビッ
トストリームに基づいてチャンネル１の同期状態を判断
する。そして、同期がはずれようとするとき、疑似ラン
ダムノイズコントローラ（ＰＲＮコントローラ）９を介
してＰＲＮ発生器７を制御し、疑似ランダムノイズの位
相を調整し、同期状態を維持するようにする。
合器３より出力される中間周波信号は、逆拡散回路６に
供給され、疑似ランダムノイズ発生器（ＰＲＮ発生器）
７からの疑似ランダムノイズを使用してスペクトラム逆
拡散される。逆拡散回路６の出力信号は、データ復調器
８に供給されてＰＳＫ復調され、復調データ（第１の衛
星からの航法メッセージＤＴ１）としてＣＰＵ１１に供
給される。ＣＰＵ１１は、航法メッセージＤＴ１のビッ
トストリームに基づいてチャンネル１の同期状態を判断
する。そして、同期がはずれようとするとき、疑似ラン
ダムノイズコントローラ（ＰＲＮコントローラ）９を介
してＰＲＮ発生器７を制御し、疑似ランダムノイズの位
相を調整し、同期状態を維持するようにする。
【００３０】また、ＰＲＮコントローラ９より疑似ラン
ダムノイズのチップ速度に同期した１．０２３ＭＨｚの
クロックＣＫが出力され、このクロックＣＫはレンジカ
ウンタ１０にカウントクロックとして供給される。
ダムノイズのチップ速度に同期した１．０２３ＭＨｚの
クロックＣＫが出力され、このクロックＣＫはレンジカ
ウンタ１０にカウントクロックとして供給される。
【００３１】ＰＲＮ発生器７からは疑似ランダムノイズ
の繰返し周期（１ｍｓｅｃ）に同期した信号（エポック
ＥＰ１）が出力され、このエポックＥＰ１はＣＰＵ１１
に供給されるとともに、レンジカウンタ１０にリセット
信号として供給される。レンジカウンタ１０におけるク
ロックのカウント値は、疑似ランダムノイズのチップの
カウント値としてＣＰＵ１１に供給される。ＣＰＵ１１
では、内蔵するカウンタにより、ＰＲＮ発生器７からの
エポックＥＰ１がデータＤＴ１のビットエッジを基準に
カウントされる（疑似ランダム信号繰返し周期がカウン
トされる）。また表示部１２には、ＣＰＵ１１の制御の
下に、所定のメッセージが表示される。
の繰返し周期（１ｍｓｅｃ）に同期した信号（エポック
ＥＰ１）が出力され、このエポックＥＰ１はＣＰＵ１１
に供給されるとともに、レンジカウンタ１０にリセット
信号として供給される。レンジカウンタ１０におけるク
ロックのカウント値は、疑似ランダムノイズのチップの
カウント値としてＣＰＵ１１に供給される。ＣＰＵ１１
では、内蔵するカウンタにより、ＰＲＮ発生器７からの
エポックＥＰ１がデータＤＴ１のビットエッジを基準に
カウントされる（疑似ランダム信号繰返し周期がカウン
トされる）。また表示部１２には、ＣＰＵ１１の制御の
下に、所定のメッセージが表示される。
【００３２】尚、詳細説明は省略するが、チャンネル２
乃至４の受信処理回路５−２乃至５−４も、チャンネル
１の受信処理回路５−１と同様に構成されている。それ
ぞれの受信処理回路５−２乃至５−４より、データＤＴ
２乃至ＤＴ４、エポックＥＰ２乃至ＥＰ４がＣＰＵ１１
に供給される。
乃至４の受信処理回路５−２乃至５−４も、チャンネル
１の受信処理回路５−１と同様に構成されている。それ
ぞれの受信処理回路５−２乃至５−４より、データＤＴ
２乃至ＤＴ４、エポックＥＰ２乃至ＥＰ４がＣＰＵ１１
に供給される。
【００３３】次に、図１の実施例の動作について、図２
のフローチャートを参照して説明する。アンテナ１によ
り受信された信号は、ＲＦアンプ２を介して混合器３に
入力され、局部発振器４が出力する信号と乗算されて、
中間周波信号とされる。受信処理回路５−１乃至５−４
は、この中間周波信号の入力を受け、ＤＴ１，ＥＰ１乃
至ＤＴ４，ＥＰ４をＣＰＵ１１に出力する。ＣＰＵ１１
は、最初にステップＳ１において、入力されるＤＴ１乃
至ＤＴ４から各衛星の時刻ｔ１乃至ｔ４を検出する。こ
の検出時におけるＣＰＵ１１の時刻は、ｔｕである。
のフローチャートを参照して説明する。アンテナ１によ
り受信された信号は、ＲＦアンプ２を介して混合器３に
入力され、局部発振器４が出力する信号と乗算されて、
中間周波信号とされる。受信処理回路５−１乃至５−４
は、この中間周波信号の入力を受け、ＤＴ１，ＥＰ１乃
至ＤＴ４，ＥＰ４をＣＰＵ１１に出力する。ＣＰＵ１１
は、最初にステップＳ１において、入力されるＤＴ１乃
至ＤＴ４から各衛星の時刻ｔ１乃至ｔ４を検出する。こ
の検出時におけるＣＰＵ１１の時刻は、ｔｕである。
【００３４】次にステップＳ２に進み、ＤＴ１乃至ＤＴ
４より、各衛星の時刻ｔ１乃至ｔ４における位置（ｘ１
（ｔ１），ｙ１（ｔ１），ｚ１（ｔ１）），（ｘ２（ｔ
２），ｙ２（ｔ２），ｚ２（ｔ２）），（ｘ３（ｔ
３），ｙ３（ｔ３），ｚ３（ｔ３）），（ｘ４（ｔ
４），ｙ４（ｔ４），ｚ４（ｔ４））を演算する。
４より、各衛星の時刻ｔ１乃至ｔ４における位置（ｘ１
（ｔ１），ｙ１（ｔ１），ｚ１（ｔ１）），（ｘ２（ｔ
２），ｙ２（ｔ２），ｚ２（ｔ２）），（ｘ３（ｔ
３），ｙ３（ｔ３），ｚ３（ｔ３）），（ｘ４（ｔ
４），ｙ４（ｔ４），ｚ４（ｔ４））を演算する。
【００３５】次にステップＳ３に進み、この受信機の現
在位置の初期値を（ｘK，ｙK，ｚK，ｒK）とする。この
初期値としては、例えば前回の計算結果を用いることが
可能である。
在位置の初期値を（ｘK，ｙK，ｚK，ｒK）とする。この
初期値としては、例えば前回の計算結果を用いることが
可能である。
【００３６】次にステップＳ４に進み、ステップＳ２に
おいて求めた各衛星の位置（ｘ１（ｔ１），ｙ１（ｔ
１），ｚ１（ｔ１）），（ｘ２（ｔ２），ｙ２（ｔ
２），ｚ２（ｔ２）），（ｘ３（ｔ３），ｙ３（ｔ
３），ｚ３（ｔ３）），（ｘ４（ｔ４），ｙ４（ｔ
４），ｚ４（ｔ４））と、ステップＳ３において設定し
た初期値（ｘK，ｙK，ｚK，ｒK）を、次の繰返し計算式
（４）に代入し、（Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｒ）を求め
る。
おいて求めた各衛星の位置（ｘ１（ｔ１），ｙ１（ｔ
１），ｚ１（ｔ１）），（ｘ２（ｔ２），ｙ２（ｔ
２），ｚ２（ｔ２）），（ｘ３（ｔ３），ｙ３（ｔ
３），ｚ３（ｔ３）），（ｘ４（ｔ４），ｙ４（ｔ
４），ｚ４（ｔ４））と、ステップＳ３において設定し
た初期値（ｘK，ｙK，ｚK，ｒK）を、次の繰返し計算式
（４）に代入し、（Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｒ）を求め
る。
【００３７】
【数１】
【００３８】この（４）式は、上記した測位方程式
（２）の展開による一次近似式よりニュートンラプソン
法により導かれる。
（２）の展開による一次近似式よりニュートンラプソン
法により導かれる。
【００３９】次にステップＳ５に進み、ステップＳ４で
求めた誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｒ）の二乗平均を求
め、それが予め設定されている基準値Ｅより小さいか否
かを判定する。即ち、次式を判定する。 （Δｘ2＋Δｙ2＋Δｚ2＋Δｒ2）1/2＜Ｅ ・・・（５）
求めた誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｒ）の二乗平均を求
め、それが予め設定されている基準値Ｅより小さいか否
かを判定する。即ち、次式を判定する。 （Δｘ2＋Δｙ2＋Δｚ2＋Δｒ2）1/2＜Ｅ ・・・（５）
【００４０】平均二乗誤差が基準値Ｅと等しいか、それ
より大きいと判定された場合においては、ステップＳ５
からステップＳ６に進み、この誤差を受信機の現在位置
に加算した値が新たな受信機の現在位置（ｘｕ（＝
ｘK），ｙｕ（＝ｙK），ｚｕ（＝ｚK），ｒｕ（＝
ｒK））とされる（初期値が更新される）。即ち、次式
が演算される。
より大きいと判定された場合においては、ステップＳ５
からステップＳ６に進み、この誤差を受信機の現在位置
に加算した値が新たな受信機の現在位置（ｘｕ（＝
ｘK），ｙｕ（＝ｙK），ｚｕ（＝ｚK），ｒｕ（＝
ｒK））とされる（初期値が更新される）。即ち、次式
が演算される。
【００４１】このようにして受信機の現在位置が更新さ
れると、ステップＳ４に戻り、この更新された位置によ
る演算が再び実行される。
れると、ステップＳ４に戻り、この更新された位置によ
る演算が再び実行される。
【００４２】このようなステップＳ４乃至Ｓ６の処理が
繰返し実行され、平均二乗誤差が基準値Ｅより小さくな
ったと判定されたとき（誤差が充分小さい値に収束した
とき）、ステップＳ５からステップＳ７に進み、ステッ
プＳ４乃至Ｓ６の処理で求められた現在位置（ｘK，
ｙK，ｚK）を、緯度、経度および高度に変換する変換式
に代入し、緯度λ、経度ψ、および高度ｈを求める。
繰返し実行され、平均二乗誤差が基準値Ｅより小さくな
ったと判定されたとき（誤差が充分小さい値に収束した
とき）、ステップＳ５からステップＳ７に進み、ステッ
プＳ４乃至Ｓ６の処理で求められた現在位置（ｘK，
ｙK，ｚK）を、緯度、経度および高度に変換する変換式
に代入し、緯度λ、経度ψ、および高度ｈを求める。
【００４３】この緯度λ、経度ψ、高度ｈへの変換は、
例えば次式によって行われる。 尚、ここで、Ｎは次式で表される。 Ｎ＝ａ／（１−ｅ2sin2λ）1/2 ・・・（８） ａは地球の直径を表し、ｅは地球の離心率を表してい
る。
例えば次式によって行われる。 尚、ここで、Ｎは次式で表される。 Ｎ＝ａ／（１−ｅ2sin2λ）1/2 ・・・（８） ａは地球の直径を表し、ｅは地球の離心率を表してい
る。
【００４４】次にステップＳ８に進み、ステップＳ７で
求めた高度ｈを、予め設定した閾値と比較する。即ち、
高度ｈが下限の閾値Ｈminより大きく、上限の閾値Ｈmax
より小さい範囲にあるか否かが判定される。各衛星の地
上からの高さは、約２０２００ｋｍである。これに対し
て、ユーザの現在位置の高さの変化、即ち、地上の高さ
方向の変化は、精々１０ｋｍ未満であり、極めて小さい
ものとなる。
求めた高度ｈを、予め設定した閾値と比較する。即ち、
高度ｈが下限の閾値Ｈminより大きく、上限の閾値Ｈmax
より小さい範囲にあるか否かが判定される。各衛星の地
上からの高さは、約２０２００ｋｍである。これに対し
て、ユーザの現在位置の高さの変化、即ち、地上の高さ
方向の変化は、精々１０ｋｍ未満であり、極めて小さい
ものとなる。
【００４５】従って、演算により求めた高度ｈが閾値Ｈ
min，Ｈmaxの範囲内にないとき、演算により求めた位置
情報は、ノイズ、その他の原因により、正確な値でない
と推測することができる。そこで、このような場合にお
いては、ステップＳ８からステップＳ１０に進み、ＣＰ
Ｕ１１は表示部１２に対して、ステップＳ７で演算され
た緯度λ、経度ψ、高度ｈを表示部１２に表示させない
ようにする。
min，Ｈmaxの範囲内にないとき、演算により求めた位置
情報は、ノイズ、その他の原因により、正確な値でない
と推測することができる。そこで、このような場合にお
いては、ステップＳ８からステップＳ１０に進み、ＣＰ
Ｕ１１は表示部１２に対して、ステップＳ７で演算され
た緯度λ、経度ψ、高度ｈを表示部１２に表示させない
ようにする。
【００４６】また、このようにして求めたユーザの現在
位置を利用して、他の演算を行わないようにする。そし
て、このとき表示部１２には、演算されたユーザの現在
位置が確度の低いものであることを示す表示が行われ
る。この表示は、例えばＬＥＤを点灯させたり、表示部
１２に表示されているユーザの現在位置のマークを点滅
させたり、その形状を変化させたり、色彩を変更するな
どして行うことができる。そして、ステップＳ１０の次
にステップＳ４（あるいは、ステップＳ１またはＳ３と
することも可能である）に戻り、各衛星の位置が再び演
算される。
位置を利用して、他の演算を行わないようにする。そし
て、このとき表示部１２には、演算されたユーザの現在
位置が確度の低いものであることを示す表示が行われ
る。この表示は、例えばＬＥＤを点灯させたり、表示部
１２に表示されているユーザの現在位置のマークを点滅
させたり、その形状を変化させたり、色彩を変更するな
どして行うことができる。そして、ステップＳ１０の次
にステップＳ４（あるいは、ステップＳ１またはＳ３と
することも可能である）に戻り、各衛星の位置が再び演
算される。
【００４７】一方、ステップＳ８において、高度ｈが閾
値の範囲内にあると判定された場合においては、ステッ
プＳ８からステップＳ９に進み、ステップＳ７で演算さ
れた緯度λ、経度ψ、高度ｈが表示部１２に出力され、
表示される。この表示部１２には、また、さらに表示さ
れている緯度、経度および高度が正しいもの（確度が高
いもの）であることを、ＬＥＤの点灯、あるいは文字を
表示する等して表示させることができる。また、ＣＰＵ
１１は、このようにして演算された現在位置を、表示部
１２に、その周囲の地図情報に重畳して表示させること
ができる。
値の範囲内にあると判定された場合においては、ステッ
プＳ８からステップＳ９に進み、ステップＳ７で演算さ
れた緯度λ、経度ψ、高度ｈが表示部１２に出力され、
表示される。この表示部１２には、また、さらに表示さ
れている緯度、経度および高度が正しいもの（確度が高
いもの）であることを、ＬＥＤの点灯、あるいは文字を
表示する等して表示させることができる。また、ＣＰＵ
１１は、このようにして演算された現在位置を、表示部
１２に、その周囲の地図情報に重畳して表示させること
ができる。
【００４８】
【発明の効果】以上の如く請求項１に記載のＧＰＳ受信
方法によれば、演算により求めた高度を所定の閾値と比
較し、比較結果に対応して、演算した位置の確度を判定
し、その確度を、高度が閾値の範囲内にない場合と、高
度が閾値の範囲内にある場合の、いずれの場合において
も表示するようにしたので、ユーザの現在位置を正確に
求めることが可能となる。
方法によれば、演算により求めた高度を所定の閾値と比
較し、比較結果に対応して、演算した位置の確度を判定
し、その確度を、高度が閾値の範囲内にない場合と、高
度が閾値の範囲内にある場合の、いずれの場合において
も表示するようにしたので、ユーザの現在位置を正確に
求めることが可能となる。
【００４９】
【００５０】
【００５１】請求項２に記載のＧＰＳ受信方法によれ
ば、高度が閾値の範囲内にないとき、その位置情報の利
用を禁止するようにしたので、ユーザの現在位置が誤っ
て表示されるようなことが防止される。
ば、高度が閾値の範囲内にないとき、その位置情報の利
用を禁止するようにしたので、ユーザの現在位置が誤っ
て表示されるようなことが防止される。
【００５２】さらに、請求項３に記載のＧＰＳ受信方法
によれば、高度が閾値の範囲内にないとき、演算を再度
実行するようにしたので、ノイズなどに起因して、誤っ
た位置情報が一旦得られたとしても、最終的には正しい
位置情報を得ることが可能となる。
によれば、高度が閾値の範囲内にないとき、演算を再度
実行するようにしたので、ノイズなどに起因して、誤っ
た位置情報が一旦得られたとしても、最終的には正しい
位置情報を得ることが可能となる。
【図１】本発明のＧＰＳ受信方法を応用したＧＰＳ受信
機の一実施例の構成を示すブロック図である。
機の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施例の動作を説明するフローチャート
である。
である。
【図３】４つの衛星の時間軸とＧＰＳ受信機における時
間軸との関係を説明する図である。
間軸との関係を説明する図である。
【図４】ＧＰＳにおけるビットストリームのフォーマッ
トを説明する図である。
トを説明する図である。
【図５】図４におけるサブフレームのさらに詳細な構成
を説明する図である。
を説明する図である。
１ アンテナ ２ ＲＦアンプ ３ 混合器 ４ 局部発振器 ５−１乃至５−４ 受信処理回路 ６ 逆拡散回路 ７ 疑似ランダムノイズ発生器 ８ データ復調器 ９ 疑似ランダムノイズコントローラ １０ レンジカウンタ １１ ＣＰＵ １２ 表示部
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の衛星から軌道情報と時刻情報を受
信し、 前記軌道情報と時刻情報からユーザの少なくとも高度を
含む位置を演算し、 前記演算により求めたユーザの高度を所定の閾値と比較
し、 前記比較結果に対応して、前記演算したユーザの位置の
確度を判定し、 前記判定した位置の確度に関する情報を、前記高度が前
記閾値の範囲内にない場合と、前記高度が前記閾値の範
囲内にある場合の、いずれの場合においても表示するこ
とを特徴とするＧＰＳ受信方法。 - 【請求項２】 前記高度が前記閾値の範囲内にないと
き、演算により求めた前記位置情報の利用を禁止するこ
とを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ受信方法。 - 【請求項３】 前記高度が前記閾値の範囲内にないと
き、演算を再度実行することを特徴とする請求項１また
は２に記載のＧＰＳ受信方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4276659A JP3067000B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | Ｇｐｓ受信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4276659A JP3067000B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | Ｇｐｓ受信方法 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15648796A Division JPH08327717A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Ｇｐｓ受信装置 |
| JP15648696A Division JP3174001B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Ｇｐｓ受信装置 |
| JP8156488A Division JPH08313614A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Ｇｐｓ受信方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102340A JPH06102340A (ja) | 1994-04-15 |
| JP3067000B2 true JP3067000B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=17572537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4276659A Expired - Lifetime JP3067000B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | Ｇｐｓ受信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3067000B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6061018A (en) * | 1998-05-05 | 2000-05-09 | Snaptrack, Inc. | Method and system for using altitude information in a satellite positioning system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3278911B2 (ja) * | 1992-07-29 | 2002-04-30 | 株式会社デンソー | 車両用ｇｐｓ航法装置 |
| JPH0666913A (ja) * | 1992-08-20 | 1994-03-11 | Japan Radio Co Ltd | Ｇｐｓ受信装置 |
-
1992
- 1992-09-21 JP JP4276659A patent/JP3067000B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06102340A (ja) | 1994-04-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990216 |
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