JP3115085B2 - Gps受信機におけるサーチ帯域幅の設定方法 - Google Patents
Gps受信機におけるサーチ帯域幅の設定方法Info
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Description
サーチ帯域幅の設定方法に関する。GPS(Global Posi
tioning System:グローバル・ポジショニング・システ
ム)は、人工衛星を利用した測位システムであって、高
度約2万200Kmの上空に地球を周回する6つの軌道
を設定し、各軌道に複数個の衛星を打ち上げ、各衛星か
ら測位用の航法データを含むGPS信号をスペクトル拡
散方式で地球へ向けて送信するようにしたもので、地上
(または海上や航空)のGPS受信機で測位に必要な3
個または4個の衛星の電波を受信することにより、各衛
星からのGPS信号に含まれる航法データを用いて受信
地点の緯度,経度,高度などの必要な位置情報をリアル
タイムに計算できるようにしたものである。
Aコードと呼ばれる信号であり、1575.42MHzで
送信されている。したがって、衛星を捕捉するには、原
理的にはこの1575.42MHzで受信待機すればよ
い。しかしながら、GPS衛星は静止衛星ではないた
め、ドップラー効果によりその受信周波数が変動し、さ
らに、GPS受信機の発振器もオフセットによりその発
振周波数が変動している。
前記ドップラー効果による受信周波数の偏位分(以下、
「ドップラー周波数偏位」という)と発振器のオフセッ
ト分だけずらして衛星電波のサーチ中心周波数を設定す
るとともに、適当なサーチ帯域幅を設定し、サーチ中心
周波数を始点としてサーチ帯域幅内でサーチ周波数を上
下に振りながら衛星を探し、発振器が衛星電波にロック
した時点で当該衛星の捕捉を完了するようにしている。
このような捕捉動作を繰り返すことにより、測位に必要
な数の衛星の捕捉を行なう。
ければ狭いほど衛星の捕捉時間は早くなる。発振器のオ
フセット値が小さければ小さいほど、このサーチ帯域幅
を狭く設定するとができる。したがって、サーチ帯域幅
をできるだけ狭く設定するには、GPS受信機の発振器
のオフセット値の誤差をできるだけ小さくすることが望
ましい。
として極めて精度の高い温度補償付き水晶発振器(以
下、「TCXO」という)を用い、測位終了により受信
機の電源がOFFされた時の最後に計算された発振器の
オフセット値をメモリにバックアップしておき、次回の
測位開始時の発振器の初期オフセット値として使用する
ようにしていた。
回路的に補償することにより、−40°C〜+85°C
の広い温度範囲にわたって±2〜±5[ppm](周波
数換算で±3[KHz]〜±8[KHz])程度の極めて高
い精度を与えたものである。なお、通常の通信機器にお
いて用いられている発振器の精度は±50〜±100
[ppm]程度であり、良くてもせいぜい±20[pp
m]程度である。
は、前記した高精度のTCXOを採用しているため、受
信機の電源がOFFされている間の受信機内部の温度変
化による発振器のオフセット値の変化については考慮し
なくてもよかった。しかし、低精度の発振器を用いた場
合には、温度変化によるオフセット値の変化が大きく、
メモリにバックアップしたオフセット値を次回の測位開
始時の発振器のオフセット値としてそのまま使用するこ
とができない。このため、高精度のTCXOに替えて低
精度の発振器を用いた場合には、発振器のオフセット変
化の全範囲にわたって衛星電波を広帯域にサーチする必
要があり、衛星の捕捉にそれだけ時間を要するという問
題があった。
で、その目的とするところは、メモリにバックアップさ
れているオフセット値に応じて初期サーチ帯域幅を最適
に設定し、低精度の発振器を用いた場合でも衛星の捕捉
時間を短縮することのできるGPS受信機におけるサー
チ帯域幅の設定方法を提供することである。
め、本発明の方法は、サーチ中心周波数を始点として所
定のサーチ帯域幅にわたって衛星電波をサーチするよう
にしたGPS受信機において、測位終了により受信機の
電源がOFFされた時の最後に計算された発振器のオフ
セット値をメモリにバックアップしておき、次回の測位
時に受信機の電源がONされた時に前記バックアップし
ておいたオフセット値を読み出し、該オフセット値の大
小に応じて測位開始時の初期サーチ帯域幅を設定するよ
うにしたものである。
においてオフセット値±20[ppm]を実現した発振
器の温度特性の一例を示す。この図4から明らかなよう
に、オフセット値の変化は温度範囲の左右両端付近で大
きくなっていることが分かる。換言すると、オフセット
値(の絶対値)が小さい場合にはオフセット値の温度変
化も小さく、オフセット値(の絶対値)が大きい場合に
はオフセット値の温度変化も大きくなることが分かる。
オフセット値(の絶対値)が小さな値の場合には、温度
変化に対するオフセット値の変化も小さいものと予想さ
れるから、初期サーチ帯域幅を狭く設定すればよい。一
方、メモリにバックアップされているオフセット値(の
絶対値)が大きな値を持つ場合には、温度変化に対する
オフセット値の変化も大きいものと予想されるから、初
期サーチ帯域幅を広く設定すればよい。このように、オ
フセット値のバックアップ値に応じて衛星電波をサーチ
すれば、低精度の発振器を用いた場合でも、従来のよう
に常に広い周波数範囲をサーチしなければならないとい
う事態を回避することができ、それだけ衛星の捕捉を早
めることができる。
チャート、図2は前記実施例においてバックアップされ
ているオフセット値が小さい場合のサーチ帯域幅の切り
替え説明図、図3は前記実施例においてバックアップさ
れているオフセット値が大きい場合のサーチ帯域幅の切
り替え説明図である。
にバックアップされた発振器のオフセット値(の絶対
値)が予め定めた基準値よりも大きいか小さいかによっ
て、次回の測位開始時の初期サーチ帯域幅W0 を、図2
または図3に示すように、広狭いずれかに切り替えるよ
うにしたものである。以下、その処理動作を詳細に説明
する。
プされているオフセット値の大小を判定するための+側
と−側の基準値を設定する。図4の温度特性の場合を例
に採ると、通常の使用温度範囲をカバーすると思われる
−20°C〜+70°Cの範囲においてオフセット値は
±5[ppm]以下であるので、例えば、+側基準値と
しては+5[ppm]を、また−側基準値としては−5
[ppm]を設定する。
電源がONされると、受信機は前回の測位終了時にバッ
クアップされた発振器のオフセット値(以下、バックア
ップ値と略称)ΔfOSC をメモリから読み出し、これを
今回の測位における発振器の初期オフセット値として用
いるか否かを判定する(図1のステップS1)。なお、
以下の説明においては、説明を簡単とするために前記バ
ックアップ値ΔfOSCの単位は統一表示せず、場合によ
って[ppm]であり、場合によっては[Hz]であるも
のとする。実際の処理に際しては処理単位を統一すべき
ことはいうまでもない。
回の測位のための初期オフセット値として用いない場合
には、予め定めておいた初期サーチ帯域幅、例えば発振
器のオフセット値の最大変化範囲を初期サーチ帯域幅と
して設定するとともに(ステップS7)、軌道データか
ら計算された衛星のドップラー周波数偏位Δfd と予め
用意しておいた所望のオフセット値αを用いてサーチ中
心周波数fS を設定した後(ステップS8)、衛星電波
のサーチを開始する(ステップS9)。なお、前記オフ
セット値αは、固定の値であってもよいが、受信機の使
用環境に応じて変えることが望ましい。
値として用いる場合には、読み出されたバックアップ値
ΔfOSC が予め定めた+側基準値(例えば、+5[pp
m])よりも大きいか否かを判定する(ステップS
2)。バックアップ値ΔfOSC が予め定めた+側基準値
よりも小さいと判定された場合には、さらに−側基準値
(例えば、−5[ppm])よりも小さいか否かが判定
される(ステップS3)。
OSC が−側基準値(−5[ppm])よりも大きいと判
定された場合には、このバックアップ値ΔfOSC は図4
の温度特性において±5[ppm]の狭い範囲内(温度
範囲で−20°C〜+70°C)にあることがわかる。
このようにバックアップ値が所定の範囲内にある場合に
は初期サーチ帯域幅W0 はそれ程広くとる必要がない。
帯域幅W0 を図2に例示するように狭く設定した後、ス
テップS6において軌道データから計算された衛星のド
ップラー周波数偏位Δfd と前記バックアップ値Δf
OSC とからサーチ中心周波数f S を設定した後、サーチ
を開始する(ステップS9)。
内において所定の回数(図2では3回)サーチを繰り返
しても目的の衛星を捕捉できなかった場合には、引き続
いてW1 〜W4 のようにサーチ帯域幅を徐々に広げなが
らサーチを実行する。
プ値ΔfOSC が−側基準値(−5[ppm])よりも小
さいと判定された場合には、このバックアップ値Δf
OSC は図4の温度特性において−5[ppm]よりも下
側の絶対値の大きな範囲(温度範囲で−20°C以下)
にあることがわかる。
プ値ΔfOSC が+側基準値(+5[ppm])よりも大
きいと判定された場合には、このバックアップ値Δf
OSC は図4の温度特性において+5[ppm]よりも上
側の絶対値の大きな範囲(温度範囲で+70°C以上)
にあることがわかる。
い場合には、周波数の変動も大きく、それに見合って初
期サーチ帯域幅W0 も大きくとる必要がある。そこで、
ステップS4において初期サーチ帯域幅W0 を図3に例
示するように広帯域に設定した後、ステップS6におい
て軌道データから計算された衛星のドップラー周波数偏
位Δfd と前記バックアップ値ΔfOSC とからサーチ中
心周波数fS を設定した後、サーチを開始する(ステッ
プS9)。
ているオフセット値の大小に応じて初期サーチ帯域幅W
0 を切り替えると、低精度の発振器を用いた場合でも、
通常の使用温度範囲内では初期サーチ帯域幅を狭く設定
することが可能となり、それだけ衛星電波の捕捉時間を
短縮することができる。
0 を図2または図3の2つのうちのいずれかに切り替え
るようにした場合について示したが、この初期サーチ帯
域幅W0 の切り替え数は任意に採りうることは勿論であ
る。また、バックアップ値のの大小に比例して初期サー
チ帯域幅W0 を連続的に切り替えるようにすることもで
きる。
本発明方法によるときは、測位終了により受信機の電源
がOFFされた時の最後に計算された発振器のオフセッ
ト値をメモリにバックアップしておき、次回の測位時に
受信機の電源がONされた時に前記バックアップしてお
いたオフセット値を読み出し、該オフセット値の大小に
応じて測位開始時の初期サーチ帯域幅を設定するように
したので、低精度の発振器を用いた場合でも衛星の捕捉
時間を短縮することができる。
である。
の前記実施例におけるサーチ帯域幅の切り替え説明図で
ある。
の前記実施例におけるサーチ帯域幅の切り替え説明図で
ある。
ップ値) Δfd ドップラー周波数偏位 W0 初期サーチ帯域幅
Claims (1)
- 【請求項1】 サーチ中心周波数を始点として所定のサ
ーチ帯域幅にわたって衛星電波をサーチするようにした
GPS受信機において、 測位終了により受信機の電源がOFFされた時の最後に
計算された発振器のオフセット値をメモリにバックアッ
プしておき、 次回の測位時に受信機の電源がONされた時に前記バッ
クアップしておいたオフセット値を読み出し、該オフセ
ット値の大小に応じて測位開始時の初期サーチ帯域幅を
設定することを特徴とするGPS受信機におけるサーチ
帯域幅の設定方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04058001A JP3115085B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Gps受信機におけるサーチ帯域幅の設定方法 |
US08/026,068 US5408239A (en) | 1992-03-16 | 1993-03-04 | Method for setting search band widths of a GPS receiver |
EP93301740A EP0561539B1 (en) | 1992-03-16 | 1993-03-08 | Method for setting search band width of a GPS receiver |
DE69326969T DE69326969T2 (de) | 1992-03-16 | 1993-03-08 | Verfahren zum Einstellen der Suchbandbreite in einem GPS-Empfänger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04058001A JP3115085B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Gps受信機におけるサーチ帯域幅の設定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05256926A JPH05256926A (ja) | 1993-10-08 |
JP3115085B2 true JP3115085B2 (ja) | 2000-12-04 |
Family
ID=13071757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04058001A Expired - Lifetime JP3115085B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Gps受信機におけるサーチ帯域幅の設定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3115085B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5742908A (en) * | 1994-09-14 | 1998-04-21 | Ericsson Inc. | Frequency error correction in a satellite-mobile communications system |
JP3876893B2 (ja) | 2004-05-14 | 2007-02-07 | セイコーエプソン株式会社 | 端末装置、測位方法、端末装置の制御プログラム、端末装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
JP4479705B2 (ja) | 2006-09-07 | 2010-06-09 | セイコーエプソン株式会社 | 端末装置、端末装置の制御方法、その制御プログラム及びその記録媒体 |
JP5446062B2 (ja) * | 2006-09-14 | 2014-03-19 | セイコーエプソン株式会社 | サーチレンジの更新方法、端末装置の制御プログラム、記録媒体及び端末装置 |
US8026847B2 (en) * | 2006-09-14 | 2011-09-27 | Qualcomm Incorporated | System and/or method for acquisition of GNSS signals |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP04058001A patent/JP3115085B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH05256926A (ja) | 1993-10-08 |
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