JP3099249B2 - GPS receiver - Google Patents

GPS receiver

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JP3099249B2
JP3099249B2 JP04034971A JP3497192A JP3099249B2 JP 3099249 B2 JP3099249 B2 JP 3099249B2 JP 04034971 A JP04034971 A JP 04034971A JP 3497192 A JP3497192 A JP 3497192A JP 3099249 B2 JP3099249 B2 JP 3099249B2
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tilt angle
antenna
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receiving
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智比呂 森田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、GPS(Global Positi
oning System:航行用人工衛星を使用する航法システ
ム)の受信装置に関する。
The present invention relates to a GPS (Global Positi
oning System: a navigation system using a navigation satellite).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電波測位システムとして米国防総
省が開発を進めているGPSが広く一般にも利用される
ようになってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, GPS, which is being developed by the U.S. Department of Defense, has been widely used as a radio positioning system.

【0003】GPSによる測位は、人工衛星からの電波
の遅延時間を計測し、極めて正確な衛星軌道との距離か
ら現在の自己位置を求める方法である。衛星から送信さ
れる航法メッセージには送信した衛星自身の軌道情報、
時計の補正値、全GPS衛星の概略の軌道情報などが含
まれている。この全GPS衛星の概略の軌道情報はアル
マナックと呼ばれ、利用可能な衛星の方向や仰角などの
情報を含んでいる。すなわち一つの衛星からの航法メッ
セージを受信すれば、アルマナックにより他の衛星の軌
道を知ることができる。
[0003] Positioning by GPS is a method of measuring the delay time of a radio wave from an artificial satellite and obtaining the current self-position from the distance from a very accurate satellite orbit. The navigation message transmitted from the satellite includes the orbit information of the transmitted satellite itself,
Clock correction values, general orbit information of all GPS satellites, and the like are included. The general orbit information of all the GPS satellites is called almanac and includes information such as directions and elevation angles of available satellites. That is, if a navigation message is received from one satellite, the orbit of another satellite can be known from the almanac.

【0004】そこで一つの衛星からの航法メッセージを
受信して得られたアルマナックにより、他の衛星の位置
を把握し、現在の自己の受信アンテナの傾きを検出し、
受信アンテナが最適な受信状態となるように傾けるよう
に制御部によって指示し、表示部によって表示する技術
が開発されている。
[0004] Then, by using the almanac obtained by receiving the navigation message from one satellite, the position of the other satellite is grasped, and the inclination of the current own receiving antenna is detected.
A technique has been developed in which a control unit instructs a reception antenna to be tilted so as to be in an optimal reception state, and the display unit displays the instruction.

【0005】図3は、上述したアルマナックによる従来
のGPS受信装置の基本的な構成を示すブロック図であ
り、1は衛星からの信号を受信するための受信アンテナ
(以下、単にアンテナという)、2はアンテナ1により受
信された高周波数信号を取り扱いやすい周波数に変換す
る周波数変換部、3は衛星から送られるメッセージと疑
似距離を得るための信号処理部、4は信号処理部3で得
られた情報から現在の自己位置を求める演算を行う演算
処理部、5は演算処理部4で得られた情報を基に種々の
制御を行う制御部、6は制御部5が行う制御の指示を与
えるための操作部、7は制御部5によって指示された情
報を表示するディスプレーなどの表示部、8はアンテナ
1の傾きを検出するための傾斜角検知部である。
FIG. 3 is a block diagram showing a basic configuration of a conventional GPS receiver using the above-described almanac. Reference numeral 1 denotes a receiving antenna for receiving a signal from a satellite.
(Hereinafter simply referred to as an antenna), 2 is a frequency conversion unit for converting a high frequency signal received by the antenna 1 into a frequency that can be easily handled, 3 is a signal processing unit for obtaining a pseudo distance with a message sent from a satellite, and 4 is An arithmetic processing unit for performing an arithmetic operation for obtaining the current self-position from the information obtained by the signal processing unit 3; a control unit 5 for performing various controls based on the information obtained by the arithmetic processing unit 4; Is an operation unit for giving an instruction of control performed by the control unit 7, a display unit such as a display for displaying information specified by the control unit 5, and 8 is an inclination angle detection unit for detecting the inclination of the antenna 1.

【0006】以上のように構成された従来のGPS受信
装置は次のように動作する。
[0006] The conventional GPS receiver configured as described above operates as follows.

【0007】まず、観測者が測位を行なおうとした地点
の上空に例えば図4(a)のような配置で衛星番号S1な
いしS4の4個のGPS衛星があり、観測者はGPS受
信装置のアンテナ1を天頂に向けて測位を開始したとす
る。そして仰角が最も高い2番目の衛星S2からの信号
を受信できたとする。この信号は図3においてアンテナ
1により受信され、周波数変換部2,信号処理部3,演
算処理部4を経て、制御部5に種々の情報として与えら
れる。
First, there are four GPS satellites having satellite numbers S1 to S4 in an arrangement as shown in FIG. 4A, for example, above the point where the observer intends to perform positioning. It is assumed that the positioning is started with the antenna 1 facing the zenith. Then, it is assumed that a signal from the second satellite S2 having the highest elevation angle can be received. This signal is received by the antenna 1 in FIG. 3, passed through the frequency conversion unit 2, the signal processing unit 3, and the arithmetic processing unit 4 and given to the control unit 5 as various information.

【0008】ここで制御部5では得られた情報のうちア
ルマナックより他の衛星S1,S3,S4の位置が把握
できる。これらの衛星の信号を受信するためには、アン
テナ1を図4(a)のように天頂に向けているよりも図4
(b)のように傾けて、アンテナ1のビームパターンをす
べてのGPS衛星に向けたほうがすべてのGPS衛星の
仰角が高くなり、より良好な状態で信号を受信できる。
そこで図3の傾斜角検知部8によってアンテナ1の傾き
を検知し、その情報と、信号受信に最適なアンテナ1の
傾斜角を制御部5で比較し、一致していなければ表示部
7によって観測者に指示し、観測者は表示部7に示され
た情報を基にアンテナ1を傾け、最適なアンテナ傾斜角
で受信した信号により測位を行なっている。
Here, the control unit 5 can grasp the positions of the other satellites S1, S3, S4 from the almanac among the obtained information. In order to receive the signals of these satellites, the antenna 1 is not directed to the zenith as shown in FIG.
If the beam pattern of the antenna 1 is directed to all the GPS satellites by tilting as shown in (b), the elevation angles of all the GPS satellites become higher, and signals can be received in a better state.
Then, the inclination angle of the antenna 1 is detected by the inclination angle detection unit 8 in FIG. 3, and the information is compared with the inclination angle of the antenna 1 optimal for signal reception by the control unit 5. The observer instructs the observer to tilt the antenna 1 based on the information shown on the display unit 7 and performs positioning by using a signal received at an optimum antenna tilt angle.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、アンテナ一体型のポータブルタイプの受信装置
であれば、観測者が簡単にアンテナの傾斜角を容易に変
更できる。しかし、アンテナ分離型の、特に表示部と離
れた所にアンテナを設置するタイプの受信装置において
は、アンテナの傾斜角を簡単に変更するのは困難であ
る。
However, in the above-mentioned prior art, a portable receiver having an integrated antenna can easily change the inclination angle of the antenna. However, it is difficult to easily change the inclination angle of the antenna in a receiving device of an antenna separated type, particularly, a type in which the antenna is installed at a position away from the display unit.

【0010】本発明は上述に鑑み、容易にアンテナの傾
斜角度を変更することができるGPS受信装置の提供を
目的とする。
[0010] In view of the above, it is an object of the present invention to provide a GPS receiver capable of easily changing the inclination angle of an antenna.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、航法メッセー
ジを受信するためのアンテナと、受信した航法メッセー
ジを解析する信号処理部と、前記受信アンテナの傾斜角
を検出する傾斜角検知部と、前記受信アンテナの傾斜角
を調整する傾斜角変更部及び前記各部の入出力制御を行
なう制御部とを備え、制御部は前記信号処理部により得
た情報から前記と異なる他のGPS衛星の位置を把握し
て、測位のために最適な受信状態になるように前記受信
アンテナの傾斜角を決定し、その決定した傾斜角と前記
傾斜角検知部が検知した前記受信アンテナの傾斜角とを
比較し、一致していなければ、制御部から前記傾斜角変
更部に不一致の情報を指示して前記受信アンテナの傾斜
角を受信に最適な傾斜角度に調整することを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided an antenna for receiving a navigation message, a signal processing unit for analyzing the received navigation message, a tilt angle detecting unit for detecting a tilt angle of the receiving antenna, A tilt angle changing unit that adjusts the tilt angle of the receiving antenna, and a control unit that controls input / output of each unit. The control unit determines the position of another GPS satellite different from the above from information obtained by the signal processing unit. Understand, determine the tilt angle of the receiving antenna so as to be in an optimal receiving state for positioning, and compare the determined tilt angle with the tilt angle of the receiving antenna detected by the tilt angle detecting unit. If they do not match, the control unit instructs the tilt angle changing unit to inform the tilt angle changing unit that the tilt angle of the receiving antenna is adjusted to the optimum tilt angle for reception.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、測位を行う際に、衛星からの
信号を最適な状態で受信し、測位中に衛星の位置が移動
することがあってもその都度最適な状態にアンテナの傾
きを容易に与え、測位の精度を向上させるとともに測位
時間を短縮させることができる。
According to the present invention, when performing positioning, a signal from a satellite is received in an optimal state, and even if the position of the satellite moves during positioning, the tilt of the antenna is adjusted to an optimal state each time. Can be easily given, the positioning accuracy can be improved, and the positioning time can be shortened.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明におけるGPS受信装置の一実
施例の構成を示すブロック図であり、図中の1ないし8
は上述図3で示したものと同じであり、その他の符号で
9はアンテナ1の傾きを変更するための傾斜角変更部で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a GPS receiving apparatus according to the present invention.
Is the same as that shown in FIG. 3 above, and the other reference numeral 9 denotes an inclination angle changing unit for changing the inclination of the antenna 1.

【0014】この図1を参照しながら、本発明の一実施
例の動作を説明する。
The operation of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0015】GPS衛星から送信された信号を従来と同
様に、アンテナ1により受信し、周波数変換部2,信号
処理部3,演算処理部4を経て制御部5が情報を受け取
る。制御部5は最初に受信した衛星からの情報の中のア
ルマナックを基に他の衛星の位置を把握する。そして、
測位をするために最適な受信状態になるようにアナテナ
1の傾斜角を決定する。さらに、その決定した傾斜角
と、傾斜角検知部8から得られたアンテナの傾きの情報
とを比較し、一致していなければ傾斜角変更部9に情報
を与え、アンテナ1の傾斜角を最適な状態にする。
A signal transmitted from a GPS satellite is received by an antenna 1 in the same manner as in the prior art, and a control unit 5 receives information via a frequency conversion unit 2, a signal processing unit 3, and an arithmetic processing unit 4. The control unit 5 grasps the positions of other satellites based on the almanac in the information received from the satellite first received. And
The inclination angle of the anthena 1 is determined so as to obtain an optimal reception state for positioning. Further, the determined tilt angle is compared with the information on the tilt of the antenna obtained from the tilt angle detecting unit 8, and if they do not match, information is provided to the tilt angle changing unit 9 to optimize the tilt angle of the antenna 1. State.

【0016】また、受信中に衛星の位置などに変化が生
じた場合も、常にアルマナックの情報と傾斜角検知部8
からの情報を比較することにより、アンテナ1の傾斜角
を最適状態に保たせることができる。
Even when the position of the satellite changes during reception, the information of the almanac and the inclination angle detector 8 are always kept.
By comparing the information from the antennas 1, the tilt angle of the antenna 1 can be kept in the optimum state.

【0017】図2は傾斜角検知部8と傾斜角変更部9を
備えたGPSの受信用アンテナの一例を示す概略図であ
る。図において10は平板タイプのマイクロストリップア
ンテナ(以下、MSアンテナという)、11,12はMSアン
テナ10の傾きを変更するためのアクチュエータであり、
それぞれ図の矢印の方向に回転し、その組合せによって
必要な方向にMSアンテナ10を向けることができる。な
お、図示しないが、アクチュエータ11,12と同じ位置に
ポテンショメータを備え付けることによってアクチュエ
ータの回転角が検知でき、その検知情報よりMSアンテ
ナ10の傾斜角を知ることができる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a GPS receiving antenna provided with an inclination angle detecting section 8 and an inclination angle changing section 9. In the figure, 10 is a flat plate type microstrip antenna (hereinafter, referred to as MS antenna), 11 and 12 are actuators for changing the inclination of the MS antenna 10,
Each of them rotates in the direction of the arrow in the figure, and the combination enables the MS antenna 10 to be directed in a required direction. Although not shown, by installing a potentiometer at the same position as the actuators 11 and 12, the rotation angle of the actuator can be detected, and the tilt angle of the MS antenna 10 can be known from the detection information.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明のGPS受信
装置は、測位を行う際に、受信したGPS衛星に含まれ
るアルマナック情報と傾斜角検知部からの情報を比較し
て、最適な受信状態になるようアンテナの傾斜面を変更
させるものであり、常に精度高く測位でき、アンテナ調
整時間も短縮される効果がある。
As described above, the GPS receiving apparatus of the present invention compares the almanac information included in the received GPS satellites with the information from the tilt angle detection unit when performing positioning to determine the optimal reception state. The inclination of the antenna is changed so that the positioning can always be performed with high accuracy and the antenna adjustment time can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明におけるGPS受信装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a GPS receiver according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明におけるGPS受信アンテナの一例を示
す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a GPS receiving antenna according to the present invention.

【図3】従来のGPS受信装置の基本的な構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a basic configuration of a conventional GPS receiver.

【図4】GPS衛星と観測者の位置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing positions of a GPS satellite and an observer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…受信アンテナ、 2…周波数変換部、 3…信号処
理部、 4…演算処理部、 5…制御部、 6…操作
部、 7…表示部、 8…傾斜角検知部、 9…傾斜角
変更部、 10…マイクロストリップアンテナ(MSアン
テナ)、 11,12…アクチュエータ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Receiving antenna, 2 ... Frequency conversion part, 3 ... Signal processing part, 4 ... Operation processing part, 5 ... Control part, 6 ... Operation part, 7 ... Display part, 8 ... Inclination angle detection part, 9 ... Change in inclination angle Part, 10 ... Microstrip antenna (MS antenna), 11,12 ... Actuator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 15/00 G01S 5/00 - 5/14 H01Q 3/00 - 3/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 15/00 G01S 5/00-5/14 H01Q 3/00-3/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 GPS衛星から送られる航法メッセージ
を受信するためのアンテナと、受信した航法メッセージ
を解析する信号処理部と、前記受信アンテナの傾斜角を
検出する傾斜角検知部と、前記受信アンテナの傾斜角を
調整する傾斜角変更部及び前記各部の入出力制御を行な
う制御部とを備え、制御部は前記信号処理部により得た
情報から前記と異なる他のGPS衛星の位置を把握し
て、測位のために最適な受信状態になるように前記受信
アンテナの傾斜角を決定し、その決定した傾斜角と前記
傾斜角検知部が検知した前記受信アンテナの傾斜角とを
比較し、一致していなければ、制御部から前記傾斜角変
更部に不一致の情報を指示して前記受信アンテナの傾斜
角を受信に最適な傾斜角度に調整することを特徴とする
GPS受信装置。
1. An antenna for receiving a navigation message sent from a GPS satellite, a signal processing unit for analyzing the received navigation message, an inclination angle detection unit for detecting an inclination angle of the reception antenna, and the reception antenna A tilt angle changing unit that adjusts the tilt angle of the control unit and a control unit that controls input and output of each unit. The control unit grasps the position of another GPS satellite different from the above from information obtained by the signal processing unit. The tilt angle of the receiving antenna is determined so as to be in an optimal receiving state for positioning, and the determined tilt angle is compared with the tilt angle of the receiving antenna detected by the tilt angle detecting unit, and the tilt angle is determined. If not, the control unit instructs the tilt angle changing unit to indicate the mismatch, and adjusts the tilt angle of the receiving antenna to an optimum tilt angle for reception.
【請求項2】 制御部により指示する情報を表示する表
示部を設けたことを特徴とする請求項1記載のGPS受
信装置。
2. The GPS receiver according to claim 1, further comprising a display unit for displaying information specified by the control unit.
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