JP3253720B2 - Gps受信装置 - Google Patents
Gps受信装置Info
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Description
るものである。
て航空機や船舶などの移動体が、地球上の位置や速度を
リアルタイムで求めることができるように開発されたも
のであり、近時、このGPSシステムは、移動体による
利用以外に、地球上のある地点間の距離や方向を測定す
るスタティック測量の分野にも利用されている。このよ
うなGPSシステムを利用する場合には、人工衛星から
発信されている電波を受信するGPS受信装置が用いら
れる。
星から発信された電波を受信するGPSアンテナ(例え
ば、マイクロストリップアンテナ)と、GPSアンテナ
で受信された電波を周波数変換して増幅するアナログ信
号処理部と、前記衛星の数に対応したチャンネル数を有
し、前記チャンネル毎に前記アナログ信号処理部の出力
信号から電波の搬送波位相をディジタル化した位相デー
タを生成するデジタル信号処理部と、このデジタル信号
処理部の各チャンネルに前記衛星を指定するとともに、
前記デジタル信号処理部から送出される位相データを所
定時間間隔毎に抽出してエポック位相データとして記憶
手段に記憶させる制御部とを有している。
ば、地球上の2地点間の距離および方向を測定する場合
には、測定地点にそれぞれGPS受信機を設置し、4個
以上の複数の衛星から発信された電波を同時刻に測定
し、各地点で測定されたエポック位相データを持ちよ
り、このデータをコンピュータ処理することにより、地
点間の距離と方向とを求めていた。ところが、このよう
なGPS受信機には、以下に説明する技術的課題があっ
た。
成のGPS受信装置による、例えば、2地点間の測定で
は、測定しようとする地点でそれぞれ衛星からの電波を
受信してエポック位相データを得ることになるが、この
エポック位相データが何らかの原因によって、所定の時
間間隔毎に収集されずに、周期がズレた状態で収集され
るいわゆるサイクルスリップと呼ばれる現象が発生して
いた。
する衛星の高度が低い場合に多く発生しているが、数時
間GPS受信装置を測定地点に据えつけて測定が行われ
るスタティック測量の場合には、測定したエポック位相
データを持ちかえり、コンピュータ処理を行う際に発見
されることになるので、この現象を早期に確認できるよ
うにすることが望まれていた。また、キネマティツク測
量では、GPS受信機自体を移動しながら測定する場合
には、このようなサイクルスリップの検出が極めて困難
な状況にあり、このようなサイクルスリップを内包した
ままで測定が行われると、測定値が誤ってしまうという
問題があった。
なされたものであり、その目的とするところは、サイク
ルスリップの発生が測定する際に確認ないしは検出でき
るGPS受信装置を提供することにある。
に、本発明は、N個の衛星から発信された電波を受信す
るGPSアンテナと、GPSアンテナで受信された電波
を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部と、前記
アナログ信号処理部の出力信号から電波の搬送波位相を
デジタル化した位相データを生成するデジタル信号処理
部と、前記デジタル信号処理部から送出される位相デー
タを所定時間間隔毎に抽出して取得する位相データ(エ
ポック位相データ)として記憶手段に記憶させる制御部
とを有するGPS受信装置において、前記デジタル信号
処理部は、N個の主チャンネルとN個の副チャンネルと
を有し、前記制御部は、このデジタル信号処理部に前記
衛星を指定する際に、前記各衛星に対して一対づつの前
記主および副チャンネルを指定し、前記エポック位相デ
ータを前記記憶手段に記憶させる際に、前記主および副
チャンネルの前記エポック位相データ間の位相差を演算
し、同一の衛星から電波を受信している一対の前記主お
よび副チャンネル間の前記位相差に基づいて、当該エポ
ック位相データにサイクルスリップが発生しているか否
かを判断して、サイクルスリップが発生していると判断
されたときに、対応する主および副チャンネル番号,エ
ポック番号,エポック位相データと共に、サイクルスリ
ップフラグを前記記憶手段に記憶することを特徴とす
る。
理部に、2N個の主および副チャンネル数を設け、制御
部でデジタル信号処理部に衛星を指定する際に、各衛星
に対して一対づつの主および副チャンネルを指定し、か
つ、エポック位相データを記憶手段に記憶させる際に、
主および副チャンネルのエポック位相データ間の位相差
を演算し、対応する一対の主および副チャンネル間の前
記位相差に基づいて、当該エポック位相データが有効か
否かを判断して記憶手段に記憶するので、もし、サイク
ルスリップが発生してない場合には、対応する一対の主
および副チャンネル間でのエポック位相データ間の位相
差は、対応する主および副チャンネル間においては、同
じ衛星の電波に基づいてエポック位相データを生成して
いるので、これらが一致するとともに、サイクルスリッ
プが発生している場合には、対応する一対の主および副
チャンネル間でのエポック位相データ間の位相差は一致
しないことになり、これによりサイクルスリップの有無
の判断が可能になる。
面を参照にして詳細に説明する。図1および図2は、本
発明にかかるGPS受信装置の一実施例を示している。
同図に示すGPS受信装置は、図1にその全体構成のブ
ロック図を示すように、N個の衛星から発信された電波
を受信するGPSアンテナ10と、GPSアンテナ10
で受信された電波を周波数変換して増幅するアナログ信
号処理部12と、このアナログ信号処理部12の出力信
号から電波の搬送波位相をディジタル化した位相データ
を生成するデジタル信号処理部14と、このデジタル信
号処理部14を制御する制御部16とを有している。
トリップタイプのものが用いられる。アナログ信号処理
部12は、GPSアンテナ10に接続され、アンテナ1
0で受信された電波(GPS信号)を増幅するRF増幅
器12aと、このRF増幅器12aに出力側に接続さ
れ、RF増幅器12aで増幅されたGPS信号に変調を
加え、搬送周波数の変換を行う局部発振器12bと、周
波数変換されたGPS信号を増幅するIF増幅器12c
とを有している。
2cの出力側に接続され、衛星の数Nに対応した主チャ
ンネル1〜Nを有するDSP(Digital Signal Process
or)1と、衛星の数Nに対応した副チャンネル1’〜
N’を有し、前記DSP1と並列接続された同じ構成の
DSP2とを有している。これらの各DSP1,2に
は、制御部16からどの衛星のGPS信号をどのチャン
ネルで受信するかが指定される。
号に含まれている搬送波信号と、C/Aコード(Clear/
Acquisition Code)と、航法データとから、それぞれを
分離して制御部16に送出するものであり、この送出に
当たって、搬送波信号は、その位相が所定時間間隔、例
えば、1秒毎にデジタル化されて位相データB,B’と
して各チャンネル毎に送出される。
を有するマイクロコンピューから構成され、この実施例
では、外部記憶手段としてメモリカード18が接続され
ている。この制御部16では、図2に示す手順で測定が
行われ、手順がスタートすると、まず、ステップs1で
制御部16からデジタル信号処理部14にどのチャンネ
ルにどの衛星を割り付けるかの指定が信号Aを送出する
ことにより行われる。
ンネル数を有するDSP1,2に対して、1つの衛星に
対して、DSP1およびDSP2について1つづの主お
よび副チャンネル1〜N,1’〜N’が指定される。つ
まり、いま、例えば、N個の衛星があるとすれば、第1
衛星に対してDSP1の主チャンネル1と、DSP2の
副チャンネル1とが指定され、第2衛星から第N衛星に
対しても、同様にDSP1およびDSP2の主および副
チャンネルがそれぞれ指定されることになり、1つの衛
星に対して一対の主および副チャンネルが指定され、こ
れらのそれぞれのチャンネルにおいて同じ衛星からのD
PS信号をDSP1,DSP2でそれぞれ解析して、位
相データB,B’を制御部16に送出することになる。
チャンネルが指定されると、次に、ステップs2で、D
SP1,2の測定開始条件が完了したか否かが判断さ
れ、開始条件が整うとステップs3が実行される。ここ
で判断される測定開始条件は、各衛星から発信されてい
るGSP信号の周波数が異なつているので、指定された
チャンネル毎にその周波数との同期を取る必要があっ
て、同期が取られると各主および副チャンネルはその周
波数にロックされる。
次位相データB,B’がDSP1,2から制御部16に
送り込まれ、制御部16では、位相データB,B’を所
定時間間隔(エポック)毎に抽出して、エポック位相デ
ータとして内部記憶手段にチャンネル毎に格納する。ス
テップs3では、内部記憶手段に格納されているエポッ
ク位相データを読み出す。
て同じ衛星が指定されている一対の主および副チャンネ
ル内のエポック位相データが、エポックに従って2個づ
つ読みだ出される。続くステップs4では、ステップs
3で読みだ出された主および副チャンネル内のエポック
位相データ間の位相差がまず演算され、その後、これら
の主および副チャンネル間での位相差の比較が演算され
る。
ば、エポック1からエポックnにおけるDSP1,DS
P2の主および副チャンネル1,1’のエポック位相デ
ータを、φ11〜φ1n,φ1'1 〜φ1'n で示すとすれば、
DSP1およびDSP2の各チャンネルのエポック1か
らエポックnに対するエポック位相データは、図3に示
したように現せる。
1の主チャンネル1のエポック1および2のエポック位
相データφ11とφ12とが読み出され、これらの間の位相
差φ 12−φ11が演算される。そして、同じ衛星が指定さ
れているDSP2の副チャンネル1’のエポック1およ
び2のエポック位相データφ1'1 とφ1'2 とが読み出さ
れ、これらの間の位相差φ1'2 −φ1'1 が演算される。
そして、この後に位相差間の減算(φ12−φ11)−(φ
1'2 −φ1'1 )が行われることになる。
いて順次行われ、この演算の解をEDIFとすると、E
DIF=(φNn−φN(n-1))−(φN'n −φN'(n-1) )
の一般式として現すことができる。以上の演算によって
EDIFが求められると、続くステップS5では、ED
IFが零か否かが判断される。この判断においてEDI
Fが零であれば、対応するチャンネル間においては、同
じ衛星の電波に基づいてDSP1でエポック位相データ
φNn,φN(n-1)を、また、DSP2でエポック位相デー
タφN'n ,φN'(n-1) をそれぞれ生成しているので、通
常は、これらが一致し、サイクルスリップは発生してい
ないことになり、このような判断が行われた場合には、
ステップs6でエポック位相データφNn,φN(n-1)およ
びまたはエポック位相データφN'n ,φN'(n-1) をメモ
リカード18に格納して、ステップS3に戻る。
と判断された場合には、サイクルスリップが生じている
ことになるので、次のステップs7でEDIFが2πの
整数倍か否かが判断される。このステップs7の判断
は、サイクルスリップが2πの整数倍になることが経験
的に確認されているので(場合によってはπの整数倍で
もよい)、EDIFの原因が確実にサイクルスリップに
よるものかどうかを確認している。
整数倍であると判断された場合には、このエポック位相
データには、確実にサイクルスリップが発生しているこ
とになるので、ステップs8で、対応する主および副チ
ャンネル番号N,N’、サイクルスリップフラグ、エポ
ック番号n、エポック位相データφNn,φN'n がそれぞ
れメモリカード18に格納され、ステップs3に戻る。
数倍でないと判断された場合には、サイクルスリップは
発生していないが、何らかの原因でDSP1,2のエポ
ツク位相データに異常が発生したことになるので、ステ
ップs9で、対応する主および副チャンネル番号N,
N’、異常フラグ、エポック番号n、エポック位相デー
タφNn,φN'n がそれぞれメモリカード18に格納さ
れ、ステップs3に戻る。
によれば、装置で測定データを収集する際にサイクルス
リップの発生が確認され、その後のデータ処理に非常に
有利になるだけでなく、例えば、キネマティック測量で
この受信装置を使用すると、サイクルスリップに伴う異
常な測定値の発生も防止できる。なお、上記実施例で
は、デジタル信号処理部14として、衛星の数Nに対応
した主および副チャンネル1〜N,1’〜N’を有する
2個のDSPを用いるものを例示したが、本発明の実施
はこれに限定されることはなく、例えば、1つのDSP
に2Nのチャンネル数を設けてもよい。また、図2に示
した手順では、ステップs5でEDIFが零か否かを判
断したのちに、ステップs7でこれが2πの整数倍か否
かを判断しているが、このステップs7の判断は必ずし
も必要でなく、ステップs5の後にステップs8を直ち
に実行する手順であってもよい。
手段は、メモリカード18に限ることはなく、他の記憶
手段であってもよい。
本発明にかかるGPS受信装置によれば、衛星から電波
を受信している測定現場で、エポック位相データにサイ
クルスリップが発生したか否かが判るので、スタティッ
ク測量においてはその後のデータ処理が非常に有利にな
るとともに、キネマティック測量で利用すると異常な測
定値の発生が防止される。
すブロック構成図である。
ーチャト図である。
エポック毎の位相データとの関係を示す図表である。
Claims (1)
- 【請求項1】 N個の衛星から発信された電波を受信す
るGPSアンテナと、GPSアンテナで受信された電波
を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部と、前記
アナログ信号処理部の出力信号から電波の搬送波位相を
デジタル化した位相データを生成するデジタル信号処理
部と、前記デジタル信号処理部から送出される位相デー
タを所定時間間隔毎に抽出して取得する位相データ(エ
ポック位相データ)として記憶手段に記憶させる制御部
とを有するGPS受信装置において、 前記デジタル信号処理部は、N個の主チャンネルとN個
の副チャンネルとを有し、 前記制御部は、このデジタル信号処理部に前記衛星を指
定する際に、前記各衛星に対して一対づつの前記主およ
び副チャンネルを指定し、前記エポック位相データを前
記記憶手段に記憶させる際に、前記主および副チャンネ
ルの前記エポック位相データ間の位相差を演算し、同一
の衛星から電波を受信している一対の前記主および副チ
ャンネル間の前記位相差に基づいて、当該エポック位相
データにサイクルスリップが発生しているか否かを判断
して、サイクルスリップが発生していると判断されたと
きに、対応する主および副チャンネル番号,エポック番
号,エポック位相データと共に、サイクルスリップフラ
グを前記記憶手段に記憶することを特徴とするGPS受
信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02023093A JP3253720B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Gps受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02023093A JP3253720B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Gps受信装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06230103A JPH06230103A (ja) | 1994-08-19 |
JP3253720B2 true JP3253720B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=12021377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02023093A Expired - Fee Related JP3253720B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Gps受信装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3253720B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009063479A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Japan Radio Co Ltd | 雑音検出装置及び測位装置 |
WO2014036193A2 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Javad Gnss, Inc. | Cycle slip detection |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP02023093A patent/JP3253720B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06230103A (ja) | 1994-08-19 |
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