JP3187222B2 - 基準局の擬似gps信号送出システム - Google Patents

基準局の擬似gps信号送出システム

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JP3187222B2 JP26067993A JP26067993A JP3187222B2 JP 3187222 B2 JP3187222 B2 JP 3187222B2 JP 26067993 A JP26067993 A JP 26067993A JP 26067993 A JP26067993 A JP 26067993A JP 3187222 B2 JP3187222 B2 JP 3187222B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、地上に設置され、擬
似GPS信号を送出することで、GPS衛星の一つとし
て利用される基準局の擬似GPS信号送出システムに関
する。
【0002】
【従来の技術】現在の基準局にあっては、GPS衛星の
一つとして測位に利用するため、局の時刻系をGPS時
刻で管理している。すなわち、各GPS衛星がGPS時
刻に同期させて測距信号を送信しているのと同様に、基
準局でも所定の基準点の測距信号(擬似GPS信号)を
GPS時刻に同期させて送信している。
【0003】しかしながら、現在、米国国防省による強
制的精度劣化(SA:セレクティブ・アベイラビリテ
ィ)が行われているため、基準局では基準となるGPS
時刻を正確にモニタすることは非常に困難である。
【0004】このような基準局でのGPS時刻モニタ誤
差は、基準局とユーザGPS受信機間の測距精度に影響
を与え、ユーザGPS受信機の測位精度を劣化させてし
まうことになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の基準局の擬似GPS信号送出システムには、SAに
よってGPS時刻を正確にモニタすることができないた
め、そのモニタ誤差が基準局とユーザGPS受信機間の
測距精度に影響を与えることとになり、その結果ユーザ
GPS受信機の測位精度が劣化するという問題があっ
た。
【0006】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、基準局とユーザGPS受信機間の測距精
度にSAによるGPS時刻モニタ誤差の影響を与えず、
これによってユーザGPS受信機の測位精度を維持する
ことのできる基準局の擬似GPS信号送出システムを提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、地上に設置され、擬似GPS信号を送出
することでGPS衛星の一つとして利用される基準局の
擬似GPS信号送出システムにおいて、GPS衛星から
の電波を捕捉するGPS受信アンテナと、このGPS受
信アンテナを通じて各GPS衛星からのGPS信号を受
信する受信部、受信したGPS信号から衛星データを検
出する衛星データ検出部、基準クロックに同期したユー
ザクロックパルスを生成するパルス生成部、そのパルス
に基づいて受信したGPS信号から観測データを求める
観測データ演算部を備えるモニタGPS受信機と、この
モニタGPS受信機で得られた衛星データ、観測データ
から送信元のGPS衛星と既知の受信点間の理論距離に
対するシュードレンジ誤差値を算出する誤差データ算出
部、これらのデータについて所定のデータフォーマット
化を行って送信データを生成する送信データ生成部を備
えるデータ処理装置と、スペクトラム拡散用のPNコー
ドを前記ユーザクロックパルスに時刻同期させて発生す
るPNコード発生部、ここで生成されたPNコードと前
記データ処理部からの送信データとを前記ユーザクロッ
クパルスに基づいて合成することで擬似GPS信号を生
成する擬似GPS信号生成部、前記基準クロックに同期
した搬送波信号を生成する搬送波生成部、ここで生成さ
れた搬送波信号を前記擬似GPS信号で変調する変調
器、この変調器の出力を電力増幅する電力増幅器を備え
る送信機と、前記送信機からの擬似GPS信号を任意の
方向に向けて送出する送信アンテナとを具備し、前記送
信アンテナから送出される擬似GPS信号を直接または
特定の静止衛星を介してユーザGPS受信機に伝送する
ようにした。
【0008】
【作用】上記のように構成された基準局の擬似GPS信
号送出システムでは、全体の処理をユーザクロックパル
スで同期をとって行うことで、擬似GPS信号を利用し
てDGPS補正及び測距を行う場合に、SAによる時刻
誤差を回避し、これによってユーザGPS受信機の測位
精度を維持するようにしている。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例に
ついて説明する。図1はこの発明に係る擬似GPS信号
送出システムの構成を示すものである。モニタGPS受
信機A1は、GPS受信アンテナA2を通じて各GPS
衛星からのGPS信号を受信する受信部11と、受信し
たGPS信号から衛星データ(エフェメリス、アルマナ
ック)を検出する衛星データ検出部12と、基準発振器
A3からの基準クロックに同期したユーザクロックパル
スを生成するパルス生成部13と、そのパルスに基づい
て受信したGPS信号から観測データ(シュードレン
ジ、デルタレンジ、ユーザ時刻等)を求める観測データ
演算部14とで構成される。
【0010】データ処理装置A4は、モニタGPS受信
機A1で得られた衛星データ、観測データから送信元の
GPS衛星と受信点(既知)間の理論距離に対するシュ
ードレンジ誤差値を算出する誤差データ算出部41と、
これらのデータについて所定のデータフォーマット化を
行って送信データを生成する送信データ生成部43とで
構成される。
【0011】送信機A5はスペクトラム拡散用のPNコ
ード発生部51と、ここで生成されたPNコードとデー
タ処理装置A4からの送信データとをユーザクロックパ
ルスに基づいて合成することで擬似GPS信号を生成す
る擬似GPS信号生成部52と、基準発振器A3からの
基準クロックに同期した搬送波信号を生成する搬送波生
成部53と、ここで生成された搬送波信号を上記擬似G
PS信号で変調する変調器54と、この変調器54の出
力を電力増幅する電力増幅器55とで構成される。
【0012】GPS送信アンテナA6は特定の静止衛星
に向けられており、送信機A5からの擬似GPS信号を
静止衛星を介してユーザGPS受信機に送出する。すな
わち、上記構成では、全体の処理をユーザクロックパル
スで同期をとって行っている。このような処理をここで
はユーザクロック同期方式と称することにする。
【0013】尚、上記送信データのフォーマットについ
ては種々の文献に記載されているのでその詳細な説明を
省略するが、この方式においては、擬似GPS信号のハ
ードウェア全体の遅延量をデータの一つして追加するよ
うにしたことを特徴とする。
【0014】上記ユーザクロック同期方式において、以
下にSAによる時刻誤差に関係なくユーザGPS受信機
で測位が行われることを、オーバーレイを例に取って説
明する。
【0015】図2はオーバーレイの基本概念図を示すも
ので、Aは図1に示した基準局、BはGPS衛星、Cは
基準局Aからの電波を受信して特定範囲に再放射するた
めのトランスポンダを搭載する静止衛星、Dは前記特定
範囲内で移動中の航行体(ユーザ)、D1はユーザGP
S受信機、D2はユーザGPSアンテナである。ここ
で、図2のパラメータを下記のように定義する。
【0016】
【数1】 それぞれのシュードレンジと真の距離の関係は下記のよ
うになる。
【0017】
【数2】
【0018】尚、オーバーレイのアップリンク、ダウン
リンク両電波の電離層誤差はモデル化し、除去できるも
のとして、 (3)式には含めていない。(1)式より、各G
PS衛星Bの補正値Δρcor は次式に示すようになる。
【0019】
【数3】
【0020】ユーザGPS受信機D1側では、観測した
各GPS衛星Bのシュードレンジにそれぞれの補正を行
うので、 (2)式と (4)式より補正後のシュードレンジρ
u ′は次式に示すようになる。
【0021】
【数4】
【0022】ここで、同一のGPS信号について、基準
局での受信時刻t1 とユーザGPS受信機D1での受信
時刻t2 の時刻差は短時間であるため、Δρsa(t2)はほ
ぼΔρsa(t1)に等しいものとして考えることができる。
このとき、ρu ′は次式に示すようになる。
【0023】
【数5】 次にオーバーレイ信号について考える。ΔρtcとΔρmc
は、本方式では同期がとれているため、下記に示すよう
な関係となる。
【0024】
【数6】 また、γo はさらに分解すると下記のような関係にあ
る。
【0025】
【数7】 (7) 式及び (8)式を (3)式に代入すると、次式に示すよ
うになる。
【0026】
【数8】
【0027】ここで、(γou+Δρth+Δρtr+Δ
ρmh)をオーバーレイ・チャンネル補正データとして送
出することにより、ユーザGPS受信機D1での補正後
のシュードレンジρo ′は (9)式より次式に示すように
なる。
【0028】
【数9】
【0029】以上 (6)式と(10)式は共通の誤差である−
(Δρuc−Δρmc)+(Δρuh−Δρmh)を持っている
ため、SAに影響されることなく擬似GPS信号を使用
しての測位が可能となる。
【0030】したがって、上記のユーザクロック同期方
式を採用した擬似GPS信号送出システムは、擬似GP
S信号を利用してDGPS補正及び測距を行う場合に、
SAによる時刻誤差を回避することができ、これによっ
てユーザGPS受信機の測位精度を維持することができ
る。
【0031】尚、上記実施例の動作説明ではオーバーレ
イの場合について述べたが、この方式は静止衛星を介さ
ずに直接ユーザGPS受信機に擬似GPS信号を伝送す
るシュードライトについても同様に実施可能である。そ
の他、この発明の要旨を変更しない範囲で種々変形して
も実施可能であることはいうまでもない。
【0032】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、基
準局とユーザGPS受信機間の測距精度にSAによるG
PS時刻モニタ誤差の影響を与えず、これによってユー
ザGPS受信機の測位精度を維持することのできる基準
局の擬似GPS信号送出システムを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係る基準局の擬似GPS信号送出
システムの一実施例の構成を示すブロック回路図であ
る。
【図2】 図2はオーバーレイの基本概念図を示す図で
ある。
【符号の説明】
A…基準局、A1…モニタGPS受信機、11…受信
部、12…衛星データ検出部、13…パルス生成部、1
4…観測データ演算部、A2…GPS受信アンテナ、A
3…基準発振器、A4…データ処理装置、41…誤差デ
ータ算出部、43…送信データ生成部、A5…送信機、
51…PNコード発生部、52…擬似GPS信号生成
部、53…搬送波生成部、54…変調器、55…電力増
幅器、A6…GPS送信アンテナ、B…GPS衛星、C
…静止衛星、D…航行体、D1…ユーザGPS受信機、
D2…ユーザGPSアンテナ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−167886(JP,A) 特開 平5−30024(JP,A) 特開 平6−222128(JP,A) 特開 平7−159508(JP,A) 米国特許5440491(US,A) Bradford他,”Optima l Locations of Pse udolites for Diffe rential GPS”,NAVIG ATION:Jounal of Th e Institute of Nav igation(米),1986−87冬,V ol.33,No.4,pp.259−283 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 5/00 - 5/14 G01C 21/00 - 21/36 G01C 23/00 - 25/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地上に設置され、擬似GPS信号を送出
    することでGPS衛星の一つとして利用される基準局の
    擬似GPS信号送出システムにおいて、 GPS衛星からの電波を捕捉するGPS受信アンテナ
    と、 このGPS受信アンテナを通じて各GPS衛星からのG
    PS信号を受信する受信部、受信したGPS信号から衛
    星データを検出する衛星データ検出部、基準クロックに
    同期したユーザクロックパルスを生成するパルス生成
    部、そのパルスに基づいて受信したGPS信号から観測
    データを求める観測データ演算部を備えるモニタGPS
    受信機と、 このモニタGPS受信機で得られた衛星データ、観測デ
    ータから送信元のGPS衛星と既知の受信点間の理論距
    離に対するシュードレンジ誤差値を算出する誤差データ
    算出部、これらのデータについて所定のデータフォーマ
    ット化を行って送信データを生成する送信データ生成部
    を備えるデータ処理装置と、 スペクトラム拡散用のPNコードを前記ユーザクロック
    パルスに時刻同期させて発生するPNコード発生部、こ
    こで生成されたPNコードと前記データ処理部からの送
    信データとを前記ユーザクロックパルスに基づいて合成
    することで擬似GPS信号を生成する擬似GPS信号生
    成部、前記基準クロックに同期した搬送波信号を生成す
    る搬送波生成部、ここで生成された搬送波信号を前記擬
    似GPS信号で変調する変調器、この変調器の出力を電
    力増幅する電力増幅器を備える送信機と、 前記送信機からの擬似GPS信号を任意の方向に向けて
    送出する送信アンテナとを具備し、 前記送信アンテナから送出される擬似GPS信号を直接
    または特定の静止衛星を介してユーザGPS受信機に伝
    送するようにしたことを特徴とする基準局の擬似GPS
    信号送出システム。
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US6901265B2 (en) 2001-04-25 2005-05-31 Parthus (Uk) Limited Mobile communication apparatus
AUPR863401A0 (en) * 2001-11-02 2001-11-29 Qx Corporation Pty Ltd A method & device for precision time-lock
JP4848146B2 (ja) * 2005-07-05 2011-12-28 船井電機株式会社 測位信号を送信するための装置、その装置を備える測位システムおよび測位信号を送信するシステム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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