JP3298597B2 - Ｇｐｓ受信装置 - Google Patents
Ｇｐｓ受信装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全世界的衛星航法シス
テム（Global Positioning System 、略してＧＰＳと称
する）において使用されるＧＰＳ受信装置に関し、一層
詳細には、複数のＧＰＳ衛星から送信される電波を受信
し、当該電波に重畳された情報を処理して、受信点の位
置を計測するＧＰＳ受信装置に関する。
テム（Global Positioning System 、略してＧＰＳと称
する）において使用されるＧＰＳ受信装置に関し、一層
詳細には、複数のＧＰＳ衛星から送信される電波を受信
し、当該電波に重畳された情報を処理して、受信点の位
置を計測するＧＰＳ受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ受信装置は、複数のＧＰＳ衛星か
ら送信されるＧＰＳ電波を受信し、当該電波に重畳され
ている擬似雑音信号（以下、ＰＮコードと称する）と５
０ビット／秒の航法データをもとに、当該ＧＰＳ受信装
置の置かれた位置を計測するものである。
ら送信されるＧＰＳ電波を受信し、当該電波に重畳され
ている擬似雑音信号（以下、ＰＮコードと称する）と５
０ビット／秒の航法データをもとに、当該ＧＰＳ受信装
置の置かれた位置を計測するものである。
【０００３】ＰＮコードとは、周知の通り、チップレー
ト１．０２３ＭＨｚ、１周期１０２３チップにより構成
された符号列であり、各衛星固有の符号列を有してい
る。ＰＮコードの繰り返し周期は１ｍｓｅｃであり、エ
ポック信号はＰＮコードの開始位置で出力されＰＮコー
ドの周期を有し、航法データの変化点に同期している。
ト１．０２３ＭＨｚ、１周期１０２３チップにより構成
された符号列であり、各衛星固有の符号列を有してい
る。ＰＮコードの繰り返し周期は１ｍｓｅｃであり、エ
ポック信号はＰＮコードの開始位置で出力されＰＮコー
ドの周期を有し、航法データの変化点に同期している。
【０００４】ＧＰＳ受信装置において受信点の位置の計
測は、周知の通り、４個以上の衛星からのＧＰＳ電波を
受信し、各衛星と受信点間の距離を測定することにより
行われ、この距離の測定には、それぞれの電波に重畳さ
れた各衛星固有のＰＮコードを追尾し、かつ航法データ
を復調する必要がある。
測は、周知の通り、４個以上の衛星からのＧＰＳ電波を
受信し、各衛星と受信点間の距離を測定することにより
行われ、この距離の測定には、それぞれの電波に重畳さ
れた各衛星固有のＰＮコードを追尾し、かつ航法データ
を復調する必要がある。
【０００５】通常、ＧＰＳ受信装置においては、ＧＰＳ
衛星からの受信信号中のＰＮコードと、ＧＰＳ受信装置
内で発生させるＰＮコードとの相関処理を行い、両ＰＮ
コードを時間軸上で一致させることにより、ＰＮコード
の逆拡散が行われ、航法データの復調を行うことができ
ると同時に、ＧＰＳ受信装置内の時刻を基準にして衛星
時刻を測定することができ、擬似距離を計測することが
できる。
衛星からの受信信号中のＰＮコードと、ＧＰＳ受信装置
内で発生させるＰＮコードとの相関処理を行い、両ＰＮ
コードを時間軸上で一致させることにより、ＰＮコード
の逆拡散が行われ、航法データの復調を行うことができ
ると同時に、ＧＰＳ受信装置内の時刻を基準にして衛星
時刻を測定することができ、擬似距離を計測することが
できる。
【０００６】図６は、従来のＧＰＳ受信装置２のＰＮコ
ード追尾回路の構成を示している。受信アンテナにより
受信され、高周波変換手段により所定の振幅と周波数の
信号に変換されたＧＰＳ受信信号４は、ミキサー６に入
力される。一方、ＧＰＳ受信装置２はキャリア発生器８
を備えており、このキャリア発生器８より出力されるキ
ャリア信号は、ミキサー６の他方の入力となる。ミキサ
ー６の出力は、スペクトラム逆拡散器１０ａ、１０ｂ、
１０ｃのそれぞれに入力される。
ード追尾回路の構成を示している。受信アンテナにより
受信され、高周波変換手段により所定の振幅と周波数の
信号に変換されたＧＰＳ受信信号４は、ミキサー６に入
力される。一方、ＧＰＳ受信装置２はキャリア発生器８
を備えており、このキャリア発生器８より出力されるキ
ャリア信号は、ミキサー６の他方の入力となる。ミキサ
ー６の出力は、スペクトラム逆拡散器１０ａ、１０ｂ、
１０ｃのそれぞれに入力される。
【０００７】また、ＧＰＳ受信装置２はＰＮコードクロ
ック発生器１２を有しており、ＰＮコードのチップレー
ト周波数と同じ周波数、すなわち、１．０２３ＭＨｚの
周波数を有するクロック信号（以下、このクロック信号
をＰＮコードクロックと称する）が発生される。さら
に、ＰＮコードクロック発生器１２はＰＮコードクロッ
クの位相情報を出力しており、このＰＮコードクロック
の位相出力は、擬似距離測定手段１４に送出される。
ック発生器１２を有しており、ＰＮコードのチップレー
ト周波数と同じ周波数、すなわち、１．０２３ＭＨｚの
周波数を有するクロック信号（以下、このクロック信号
をＰＮコードクロックと称する）が発生される。さら
に、ＰＮコードクロック発生器１２はＰＮコードクロッ
クの位相情報を出力しており、このＰＮコードクロック
の位相出力は、擬似距離測定手段１４に送出される。
【０００８】ＰＮコード発生器１６は、ＰＮコードクロ
ックを駆動クロック信号として、同一ＰＮコードである
３つのコード、Ｐコード、Ｅコード、Ｌコードを出力す
る。ＥコードはＰコードに対して、また、ＰコードはＬ
コードに対してそれぞれ１／２チップ位相が進んでい
る。ＰＮコード発生器１６からはまたＰＮコードチップ
位相情報を出力しており、このＰＮコードチップ位相出
力も擬似距離測定手段１４に送出される。
ックを駆動クロック信号として、同一ＰＮコードである
３つのコード、Ｐコード、Ｅコード、Ｌコードを出力す
る。ＥコードはＰコードに対して、また、ＰコードはＬ
コードに対してそれぞれ１／２チップ位相が進んでい
る。ＰＮコード発生器１６からはまたＰＮコードチップ
位相情報を出力しており、このＰＮコードチップ位相出
力も擬似距離測定手段１４に送出される。
【０００９】Ｐコード、Ｅコード、Ｌコードは、それぞ
れスペクトラム逆拡散器１０ａ、１０ｂ、１０ｃの他方
の入力となり、ＧＰＳ受信信号４のスペクトラム逆拡散
処理が行われる。スペクトラム逆拡散の結果のそれぞれ
は、低域フィルタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃに入力され、
低域フィルタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの出力として相関
信号Ｖ（ｐ）、Ｖ（ｅ）、Ｖ（ｌ）が得られる。相関信
号Ｖ（ｅ）、Ｖ（ｌ）は、引算器２０において引算され
て相関信号Ｖ（ｅ−ｌ）とされる。これらの相関信号Ｖ
（ｐ）、Ｖ（ｅ−ｌ）は、追尾制御手段２２に入力され
る。
れスペクトラム逆拡散器１０ａ、１０ｂ、１０ｃの他方
の入力となり、ＧＰＳ受信信号４のスペクトラム逆拡散
処理が行われる。スペクトラム逆拡散の結果のそれぞれ
は、低域フィルタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃに入力され、
低域フィルタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの出力として相関
信号Ｖ（ｐ）、Ｖ（ｅ）、Ｖ（ｌ）が得られる。相関信
号Ｖ（ｅ）、Ｖ（ｌ）は、引算器２０において引算され
て相関信号Ｖ（ｅ−ｌ）とされる。これらの相関信号Ｖ
（ｐ）、Ｖ（ｅ−ｌ）は、追尾制御手段２２に入力され
る。
【００１０】追尾制御手段２２では、前記キャリア信号
が、周波数変換されたＧＰＳ受信信号４の被変調信号に
一致するように、周波数、位相を制御する。ここで、引
算器２０や追尾制御手段２２で行われる演算、処理はプ
ロセッサで容易に行うことができ、プロセッサが安価で
入手できる現在では、プロセッサを用いて構成すること
が一般的になっている。
が、周波数変換されたＧＰＳ受信信号４の被変調信号に
一致するように、周波数、位相を制御する。ここで、引
算器２０や追尾制御手段２２で行われる演算、処理はプ
ロセッサで容易に行うことができ、プロセッサが安価で
入手できる現在では、プロセッサを用いて構成すること
が一般的になっている。
【００１１】図７は、このようにして得た相関特性を示
すものであり、ここでは相関信号Ｖ（ｅ−ｌ）の相関特
性を図示している。図７において、縦軸はＶ（ｅ−
ｌ）、横軸はチップ位相ずれの値である。もし、ＰＮコ
ードクロック位相が遅れている場合は、追尾制御手段２
２を経由して、ＰＮコードクロック発生器１２を駆動
し、相関信号Ｖ（ｅ−ｌ）がＰＮコードクロックを速く
するように働き、また逆に、ＰＮコードクロック位相が
進んでいる場合には、相関信号Ｖ（ｅ−ｌ）がＰＮコー
ドクロックを遅くするように働く。
すものであり、ここでは相関信号Ｖ（ｅ−ｌ）の相関特
性を図示している。図７において、縦軸はＶ（ｅ−
ｌ）、横軸はチップ位相ずれの値である。もし、ＰＮコ
ードクロック位相が遅れている場合は、追尾制御手段２
２を経由して、ＰＮコードクロック発生器１２を駆動
し、相関信号Ｖ（ｅ−ｌ）がＰＮコードクロックを速く
するように働き、また逆に、ＰＮコードクロック位相が
進んでいる場合には、相関信号Ｖ（ｅ−ｌ）がＰＮコー
ドクロックを遅くするように働く。
【００１２】以上の動作により、ＰＮコードの速度を速
めたり、あるいは、遅くしたりすることにより、ＧＰＳ
受信装置２側で発生するＰＮコードが、受信したＧＰＳ
受信信号４のＰＮコードに一致するように、すなわち、
図７の追尾点Ｐに常に位置するように制御される。
めたり、あるいは、遅くしたりすることにより、ＧＰＳ
受信装置２側で発生するＰＮコードが、受信したＧＰＳ
受信信号４のＰＮコードに一致するように、すなわち、
図７の追尾点Ｐに常に位置するように制御される。
【００１３】擬似距離測定手段１４においては、ＰＮコ
ードクロック発生器１２、ＰＮコード発生器１６のそれ
ぞれからＰＮコードクロックの位相情報およびＰＮコー
ドのチップ位相情報を受ける、すなわち、追尾衛星の時
刻情報を受けることにより、ＧＰＳ受信装置２に内蔵さ
れた時計（図示せず）の時刻と比較し、時刻差を検出し
て追尾衛星と当該ＧＰＳ受信装置２との間の擬似距離を
求め、これに基づいて受信点の位置を計測する。
ードクロック発生器１２、ＰＮコード発生器１６のそれ
ぞれからＰＮコードクロックの位相情報およびＰＮコー
ドのチップ位相情報を受ける、すなわち、追尾衛星の時
刻情報を受けることにより、ＧＰＳ受信装置２に内蔵さ
れた時計（図示せず）の時刻と比較し、時刻差を検出し
て追尾衛星と当該ＧＰＳ受信装置２との間の擬似距離を
求め、これに基づいて受信点の位置を計測する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＧＰＳ受信装置では、常に位置の計測精度を高精度
に維持するために、ＰＮコードクロックの追尾精度を細
かく制御する必要がある。この追尾精度を細かく制御す
る処理はプロセッサで行うため、当該プロセッサにとっ
て大きな負荷とならざるを得ない。このため、大きな負
荷を処理するのに十分な処理能力を持つプロセッサを使
用することが必須になるとともに、処理負荷の増大に伴
い、プロセッサに装備されるメモリーの容量も増大する
結果となる。
来のＧＰＳ受信装置では、常に位置の計測精度を高精度
に維持するために、ＰＮコードクロックの追尾精度を細
かく制御する必要がある。この追尾精度を細かく制御す
る処理はプロセッサで行うため、当該プロセッサにとっ
て大きな負荷とならざるを得ない。このため、大きな負
荷を処理するのに十分な処理能力を持つプロセッサを使
用することが必須になるとともに、処理負荷の増大に伴
い、プロセッサに装備されるメモリーの容量も増大する
結果となる。
【００１５】すなわち、従来のＧＰＳ受信装置におい
て、高精度の位置計測を行うためには、処理能力の高い
プロセッサ、言い換えれば、高価格のプロセッサと、大
容量のメモリーを使用しなければならないと言う不都合
を生じていた。また、高分解能制御が可能なＰＮコード
クロック発生器を装備する必要があり、当該ＰＮコード
クロック発生器の回路規模が大きくなってしまうという
不都合があった。これらの不都合により、ＧＰＳ受信装
置の低価格化、小型化が妨げられるという問題が生じて
いた。
て、高精度の位置計測を行うためには、処理能力の高い
プロセッサ、言い換えれば、高価格のプロセッサと、大
容量のメモリーを使用しなければならないと言う不都合
を生じていた。また、高分解能制御が可能なＰＮコード
クロック発生器を装備する必要があり、当該ＰＮコード
クロック発生器の回路規模が大きくなってしまうという
不都合があった。これらの不都合により、ＧＰＳ受信装
置の低価格化、小型化が妨げられるという問題が生じて
いた。
【００１６】従って、本発明は上記の不都合を解消する
ことを目的とするものであり、処理プロセッサの負荷を
増大することなく、また、回路規模を大きくすることな
く、高精度の位置計測を行うことができ、低価格化かつ
小型化できるＧＰＳ受信装置を提供することを目的とす
る。
ことを目的とするものであり、処理プロセッサの負荷を
増大することなく、また、回路規模を大きくすることな
く、高精度の位置計測を行うことができ、低価格化かつ
小型化できるＧＰＳ受信装置を提供することを目的とす
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の本発明は、複数のＧＰＳ衛星より
電波を受信して、当該受信点の位置を計測するＧＰＳ受
信装置において、ＧＰＳ衛星信号を周波数変換した受信
信号を入力とし、所望のＰＮコード、当該ＰＮコードの
１周期毎のエポック信号および出力されるＰＮコードの
順番を示す値を発生するＰＮコード発生手段と、前記Ｐ
Ｎコード発生手段より出力されるエポック信号を最大２
０までカウントするエポックカウンタと、前記ＰＮコー
ド発生手段からのＰＮコード出力を入力とし、所定の位
相値ずれている複数個のＰＮコードを出力するシフトレ
ジスタと、前記シフトレジスタからの複数個のＰＮコー
ドを入力とし、中心となる第１のＰＮコードと、前記第
１のＰＮコードに対し位相が所定の値進んだ第２のＰＮ
コードに対して、位相が所定値進んだ第３のＰＮコード
および所定値遅れた第４のＰＮコードと、前記第１のＰ
Ｎコードに対し位相が所定の値遅れた第５のＰＮコード
に対して、位相が所定値進んだ第６のＰＮコードおよび
所定値遅れた第７のＰＮコードとを出力し、かつ前記シ
フトレジスタの初段を基点として、前記第１のＰＮコー
ドが出力される段位置の情報を出力するセレクタと、前
記セレクタから出力される第１のＰＮコード、第３のＰ
Ｎコード、第４のＰＮコード、第６のＰＮコード、第７
のＰＮコードを入力とし、各ＰＮコードのそれぞれと前
記周波数変換された受信信号との位相比較を行う位相比
較器を備え、かつ受信信号と第３のＰＮコードとの位相
比較出力および受信信号と第６のＰＮコードとの位相比
較出力の差、および受信信号と第４のＰＮコードとの位
相比較出力および受信信号と第７のＰＮコードとの位相
比較出力の差を出力する２個の減算器を備えた位相誤差
検出回路と、前記セレクタから第１のＰＮコードが出力
される段位置を示す値を保持する第１の保持回路と、前
記ＰＮコード発生手段より出力されたＰＮコードの順番
を示す値を保持する第２の保持回路と、前記エポックカ
ウンタからのカウント値を保持する第３の保持回路と、
前記位相誤差検出回路の出力を保持する第４の保持回路
より構成されたことを特徴とする。
めに、請求項１記載の本発明は、複数のＧＰＳ衛星より
電波を受信して、当該受信点の位置を計測するＧＰＳ受
信装置において、ＧＰＳ衛星信号を周波数変換した受信
信号を入力とし、所望のＰＮコード、当該ＰＮコードの
１周期毎のエポック信号および出力されるＰＮコードの
順番を示す値を発生するＰＮコード発生手段と、前記Ｐ
Ｎコード発生手段より出力されるエポック信号を最大２
０までカウントするエポックカウンタと、前記ＰＮコー
ド発生手段からのＰＮコード出力を入力とし、所定の位
相値ずれている複数個のＰＮコードを出力するシフトレ
ジスタと、前記シフトレジスタからの複数個のＰＮコー
ドを入力とし、中心となる第１のＰＮコードと、前記第
１のＰＮコードに対し位相が所定の値進んだ第２のＰＮ
コードに対して、位相が所定値進んだ第３のＰＮコード
および所定値遅れた第４のＰＮコードと、前記第１のＰ
Ｎコードに対し位相が所定の値遅れた第５のＰＮコード
に対して、位相が所定値進んだ第６のＰＮコードおよび
所定値遅れた第７のＰＮコードとを出力し、かつ前記シ
フトレジスタの初段を基点として、前記第１のＰＮコー
ドが出力される段位置の情報を出力するセレクタと、前
記セレクタから出力される第１のＰＮコード、第３のＰ
Ｎコード、第４のＰＮコード、第６のＰＮコード、第７
のＰＮコードを入力とし、各ＰＮコードのそれぞれと前
記周波数変換された受信信号との位相比較を行う位相比
較器を備え、かつ受信信号と第３のＰＮコードとの位相
比較出力および受信信号と第６のＰＮコードとの位相比
較出力の差、および受信信号と第４のＰＮコードとの位
相比較出力および受信信号と第７のＰＮコードとの位相
比較出力の差を出力する２個の減算器を備えた位相誤差
検出回路と、前記セレクタから第１のＰＮコードが出力
される段位置を示す値を保持する第１の保持回路と、前
記ＰＮコード発生手段より出力されたＰＮコードの順番
を示す値を保持する第２の保持回路と、前記エポックカ
ウンタからのカウント値を保持する第３の保持回路と、
前記位相誤差検出回路の出力を保持する第４の保持回路
より構成されたことを特徴とする。
【００１８】また、請求項１記載のＧＰＳ受信装置にお
いて、第１乃至第３の保持回路により、セレクタから出
力されるＰＮコードが出力される段位置を示す値と、Ｐ
Ｎコード発生手段から出力されるＰＮコードの順番を示
す値と、エポックカウンタの出力とを受信装置内の任意
の時刻において同時に保持することを特徴とする。
いて、第１乃至第３の保持回路により、セレクタから出
力されるＰＮコードが出力される段位置を示す値と、Ｐ
Ｎコード発生手段から出力されるＰＮコードの順番を示
す値と、エポックカウンタの出力とを受信装置内の任意
の時刻において同時に保持することを特徴とする。
【００１９】また、請求項１記載のＧＰＳ受信装置にお
いて、第２の保持回路に保持された値を入力とし、エポ
ック信号を基点として出力中のＰＮコードの順番を示す
値を出力する変換テーブルより構成されたことを特徴と
する。
いて、第２の保持回路に保持された値を入力とし、エポ
ック信号を基点として出力中のＰＮコードの順番を示す
値を出力する変換テーブルより構成されたことを特徴と
する。
【００２０】また、請求項２記載のＧＰＳ受信装置にお
いて、第１の保持回路、変換テーブル、第３の保持回
路、第４の保持回路の出力から衛星と受信点間の擬似距
離を算出し、受信点の位置を計測する測位演算部より構
成されたことを特徴とする。
いて、第１の保持回路、変換テーブル、第３の保持回
路、第４の保持回路の出力から衛星と受信点間の擬似距
離を算出し、受信点の位置を計測する測位演算部より構
成されたことを特徴とする。
【００２１】
【作用】本発明に係るＧＰＳ受信装置は、所望のＧＰＳ
衛星のＰＮコードおよび当該ＰＮコードの１周期毎のエ
ポック信号と、当該ＰＮコードのうち出力されているＰ
Ｎコードの順番を示す値とを出力するＰＮコード発生手
段を有しており、ＰＮコード発生手段から出力されるＰ
Ｎコードは、シフトレジスタによってシフトされ、セレ
クタによって所定の位相差を持った５個のＰＮコードが
選択され、出力される。
衛星のＰＮコードおよび当該ＰＮコードの１周期毎のエ
ポック信号と、当該ＰＮコードのうち出力されているＰ
Ｎコードの順番を示す値とを出力するＰＮコード発生手
段を有しており、ＰＮコード発生手段から出力されるＰ
Ｎコードは、シフトレジスタによってシフトされ、セレ
クタによって所定の位相差を持った５個のＰＮコードが
選択され、出力される。
【００２２】この複数個のＰＮコードは、位相誤差検出
回路に入力され、受信したＧＰＳ衛星信号との相関処理
が行われる。一方、ＰＮコード発生手段から出力される
１周期内におけるＰＮコードの順番を示す値、エポック
信号のカウント値およびセレクタによって出力されたシ
フトレジスタのＰＮコードの段位置を示す値は保持回路
によって保持され、信号追尾手段の測位演算部に送出さ
れる。一方、前記保持されたＰＮコードの順番を示す値
は、変換テーブルに入力され、エポックを基点としたＰ
Ｎコードの順番を示す値、すなわち、ＰＮコードのチッ
プ番号が出力される。
回路に入力され、受信したＧＰＳ衛星信号との相関処理
が行われる。一方、ＰＮコード発生手段から出力される
１周期内におけるＰＮコードの順番を示す値、エポック
信号のカウント値およびセレクタによって出力されたシ
フトレジスタのＰＮコードの段位置を示す値は保持回路
によって保持され、信号追尾手段の測位演算部に送出さ
れる。一方、前記保持されたＰＮコードの順番を示す値
は、変換テーブルに入力され、エポックを基点としたＰ
Ｎコードの順番を示す値、すなわち、ＰＮコードのチッ
プ番号が出力される。
【００２３】位相誤差検出回路におけるＰＮコードの位
相誤差出力は同様に保持回路を介して信号追尾手段の測
位演算部に送られ、当該測位演算部において、前記保さ
れたＰＮコードの段位置を示す値、前記変換テーブルに
より得られたチップ番号、前記保持されたエポックカウ
ンタ値、前記保持された位相誤差出力をもとに、各ＧＰ
Ｓ衛星と、当該ＧＰＳ受信装置との時刻差が算出され、
擬似距離が計算される。この結果によりＧＰＳ受信装置
の受信点における位置が測定される。
相誤差出力は同様に保持回路を介して信号追尾手段の測
位演算部に送られ、当該測位演算部において、前記保さ
れたＰＮコードの段位置を示す値、前記変換テーブルに
より得られたチップ番号、前記保持されたエポックカウ
ンタ値、前記保持された位相誤差出力をもとに、各ＧＰ
Ｓ衛星と、当該ＧＰＳ受信装置との時刻差が算出され、
擬似距離が計算される。この結果によりＧＰＳ受信装置
の受信点における位置が測定される。
【００２４】このように構成することにより、本発明に
係わるＧＰＳ受信装置では、従来のごとく、ＧＰＳ衛星
から受信したＰＮコードに対して、ＧＰＳ受信装置内で
発生されるＰＮコードを高精度で、常に一致させるよう
に制御し追尾する必要がなく、ＧＰＳ衛星から受信する
ＰＮコードを見失わない程度に、ラフな精度で制御し追
尾すればよいことになる。従って、ＧＰＳ衛星追尾のた
めの処理プロセッサの負荷は軽減され、また、高分解能
のＰＮコードクロック発生回路を使用する必要がなくな
る。
係わるＧＰＳ受信装置では、従来のごとく、ＧＰＳ衛星
から受信したＰＮコードに対して、ＧＰＳ受信装置内で
発生されるＰＮコードを高精度で、常に一致させるよう
に制御し追尾する必要がなく、ＧＰＳ衛星から受信する
ＰＮコードを見失わない程度に、ラフな精度で制御し追
尾すればよいことになる。従って、ＧＰＳ衛星追尾のた
めの処理プロセッサの負荷は軽減され、また、高分解能
のＰＮコードクロック発生回路を使用する必要がなくな
る。
【００２５】
【実施例】本発明に係るＧＰＳ受信装置について、実施
例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。図１Ａは、本発明に係るＧＰＳ受信装置５０の概略
構成を示すブロック図であり、図１Ｂは図１Ａにおける
信号処理手段３００ａの概略構成を示すブロック図であ
る。
例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。図１Ａは、本発明に係るＧＰＳ受信装置５０の概略
構成を示すブロック図であり、図１Ｂは図１Ａにおける
信号処理手段３００ａの概略構成を示すブロック図であ
る。
【００２６】図１Ａにおいて、ＧＰＳ受信装置５０は、
空中線１００よりＧＰＳ衛星からの電波を受信し、電気
信号に変換する。高周波信号変換手段２００は、空中線
１００からのＧＰＳ信号を入力として、搬送波信号の周
波数より十分低い中間周波数帯信号に変換すると同時
に、所定の振幅を有する信号に変換する。高周波信号変
換手段２００より出力される中間周波数帯信号は、中間
周波数帯信号を被変調波とし、ＰＮコードおよび５０Ｂ
ＰＳ（ビット／秒）の航法データにより変調された信号
となり、Ｎ個の信号処理手段３００ａ、３００ｂ、…、
３００ｎのそれぞれに入力される。
空中線１００よりＧＰＳ衛星からの電波を受信し、電気
信号に変換する。高周波信号変換手段２００は、空中線
１００からのＧＰＳ信号を入力として、搬送波信号の周
波数より十分低い中間周波数帯信号に変換すると同時
に、所定の振幅を有する信号に変換する。高周波信号変
換手段２００より出力される中間周波数帯信号は、中間
周波数帯信号を被変調波とし、ＰＮコードおよび５０Ｂ
ＰＳ（ビット／秒）の航法データにより変調された信号
となり、Ｎ個の信号処理手段３００ａ、３００ｂ、…、
３００ｎのそれぞれに入力される。
【００２７】信号追尾手段４００は、それぞれの信号処
理手段３００ａ、３００ｂ、…、３００ｎからの信号を
入力とし、各ＧＰＳ衛星信号追尾のための演算を行い、
その結果に基づいて、各信号処理手段３００ａ、３００
ｂ、…、３００ｎを制御し、信号追尾を行う信号追尾部
４００ａと、各ＧＰＳ衛星からの航法データの復調を行
い、また、各ＧＰＳ衛星との擬似距離を求め、受信点の
位置を計測する測位演算部４００ｂより構成されてお
り、また、測位演算部４００ｂには後記する保持回路３
６２の出力を参照して保持回路３６２の出力状態に対応
するＰＮコードのチップ番号を格納した変換テーブル４
００ｃが具備されている。この信号追尾手段４００は、
例えば、物理的にはプロセッサとそれに付随するメモリ
により構成することができ、予め当該メモリに蓄積され
た信号追尾および測位演算のための処理、制御プログラ
ムルーチンにより構成されるものである。
理手段３００ａ、３００ｂ、…、３００ｎからの信号を
入力とし、各ＧＰＳ衛星信号追尾のための演算を行い、
その結果に基づいて、各信号処理手段３００ａ、３００
ｂ、…、３００ｎを制御し、信号追尾を行う信号追尾部
４００ａと、各ＧＰＳ衛星からの航法データの復調を行
い、また、各ＧＰＳ衛星との擬似距離を求め、受信点の
位置を計測する測位演算部４００ｂより構成されてお
り、また、測位演算部４００ｂには後記する保持回路３
６２の出力を参照して保持回路３６２の出力状態に対応
するＰＮコードのチップ番号を格納した変換テーブル４
００ｃが具備されている。この信号追尾手段４００は、
例えば、物理的にはプロセッサとそれに付随するメモリ
により構成することができ、予め当該メモリに蓄積され
た信号追尾および測位演算のための処理、制御プログラ
ムルーチンにより構成されるものである。
【００２８】信号処理手段３００ａ、３００ｂ、…、３
００ｎのそれぞれにおいては、互いに異なるＧＰＳ衛星
信号の捕捉、追尾を行うが、その方法は各信号処理手段
とも同一であり、以下、図１Ａおよび図２に示す信号処
理手段３００ａについて説明する。
００ｎのそれぞれにおいては、互いに異なるＧＰＳ衛星
信号の捕捉、追尾を行うが、その方法は各信号処理手段
とも同一であり、以下、図１Ａおよび図２に示す信号処
理手段３００ａについて説明する。
【００２９】図１Ｂにおいて、信号処理手段３００ａ
は、所望のＰＮコードおよび当該ＰＮコードの１周期毎
のエポック信号、出力中ＰＮコードの順番を示す値を発
生するＰＮコード発生手段５４と、ＰＮコード発生手段
５４の出力を入力とし、所定の位相関係にある５個のＰ
Ｎコードを出力するシフト手段５６と、シフト手段５６
から出力される特定されたＰＮコードの段位置および前
記ＰＮコード発生手段５４から出力される１周期内にお
けるＰＮコードの順番を示す値、エポック信号を計数し
た計数値を保持する保持手段５８と、ＧＰＳ衛星信号を
周波数変換した入力受信信号中のＰＮコードと、前記シ
フト手段５６から出力された所定の位相関係にある５個
のＰＮコードのそれぞれを入力とし、前記複数個のＰＮ
コードのそれぞれと、ＧＰＳ受信信号中のＰＮコードと
の相関処理を行い複数個の相関処理結果を出力し、位相
誤差を検出する位相誤差検出回路５２から構成されてい
る。
は、所望のＰＮコードおよび当該ＰＮコードの１周期毎
のエポック信号、出力中ＰＮコードの順番を示す値を発
生するＰＮコード発生手段５４と、ＰＮコード発生手段
５４の出力を入力とし、所定の位相関係にある５個のＰ
Ｎコードを出力するシフト手段５６と、シフト手段５６
から出力される特定されたＰＮコードの段位置および前
記ＰＮコード発生手段５４から出力される１周期内にお
けるＰＮコードの順番を示す値、エポック信号を計数し
た計数値を保持する保持手段５８と、ＧＰＳ衛星信号を
周波数変換した入力受信信号中のＰＮコードと、前記シ
フト手段５６から出力された所定の位相関係にある５個
のＰＮコードのそれぞれを入力とし、前記複数個のＰＮ
コードのそれぞれと、ＧＰＳ受信信号中のＰＮコードと
の相関処理を行い複数個の相関処理結果を出力し、位相
誤差を検出する位相誤差検出回路５２から構成されてい
る。
【００３０】保持手段５８の出力は、信号追尾手段４０
０に供給され、測位演算部４００ｂにより、ＧＰＳ受信
装置５０による受信点の位置を計測する。
０に供給され、測位演算部４００ｂにより、ＧＰＳ受信
装置５０による受信点の位置を計測する。
【００３１】図２は、信号処理手段３００ａのさらに詳
細な構成を示す図であり、ＧＰＳ衛星信号を受信し、高
周波信号変換手段２００より出力される中間周波数帯信
号は、位相比較器３１１、３２１、３２３、３３１、３
３３のそれぞれに入力される。中間周波数帯信号は、ハ
ードリミットされたデジタル信号であり、以後の処理は
デジタル信号として処理され、位相比較器３１１、３２
１、３２３、３３１、、３３３は通常エクスクルーシブ
ＯＲ回路で構成される。
細な構成を示す図であり、ＧＰＳ衛星信号を受信し、高
周波信号変換手段２００より出力される中間周波数帯信
号は、位相比較器３１１、３２１、３２３、３３１、３
３３のそれぞれに入力される。中間周波数帯信号は、ハ
ードリミットされたデジタル信号であり、以後の処理は
デジタル信号として処理され、位相比較器３１１、３２
１、３２３、３３１、、３３３は通常エクスクルーシブ
ＯＲ回路で構成される。
【００３２】一方、クロック信号ＳＣＫはＰＮコードの
チップレート１．０２３ＭＨｚの整数倍（本実施例では
Ｎ倍）の周波数を有するクロック信号であり、ＰＮコー
ド発生手段３７２に入力され、ＰＮコード発生手段３７
２では信号追尾手段４００の制御により所望のＰＮコー
ド（追尾すべきＧＰＳ衛星のＰＮコードに対応したＰＮ
コード）を出力することができ、また、このＰＮコード
に同期したエポック信号を発生する機能を有している。
チップレート１．０２３ＭＨｚの整数倍（本実施例では
Ｎ倍）の周波数を有するクロック信号であり、ＰＮコー
ド発生手段３７２に入力され、ＰＮコード発生手段３７
２では信号追尾手段４００の制御により所望のＰＮコー
ド（追尾すべきＧＰＳ衛星のＰＮコードに対応したＰＮ
コード）を出力することができ、また、このＰＮコード
に同期したエポック信号を発生する機能を有している。
【００３３】ＰＮコード発生手段３７２より発生された
ＰＮコードは、シフトレジスタ３９１に入力される。こ
のシフトレジスタ３９１は、Ｍ段のレジスタで構成さ
れ、クロック信号ＳＣＫにより順次１／Ｎチップずつシ
フトされる。当該Ｍ段のシフトレジスタ３９１の出力
は、セレクタ３９２に入力される。
ＰＮコードは、シフトレジスタ３９１に入力される。こ
のシフトレジスタ３９１は、Ｍ段のレジスタで構成さ
れ、クロック信号ＳＣＫにより順次１／Ｎチップずつシ
フトされる。当該Ｍ段のシフトレジスタ３９１の出力
は、セレクタ３９２に入力される。
【００３４】セレクタ３９２は、信号追尾手段４００の
制御に基づいて、シフトレジスタ３９１のＭ個の出力か
ら複数のＰＮコード、すなわち、第１のＰＮコードであ
るＰコード、第２のＰＮコードであるＥコード、第３の
ＰＮコードである（Ｅ＋）コード、第４のＰＮコードで
ある（Ｅ−）コード、第５のＰＮコードであるＬコー
ド、第６のＰＮコードである（Ｌ＋）コード、第７のＰ
Ｎコードである（Ｌ−）コードを選択し、そのうちＥコ
ード、Ｌコードを除く５個の信号を出力する機能を有し
ている。本実施例において前記ＰＮコードの相対的位相
関係は、ＥコードはＰコードに対して１／２チップ位相
が進んでおり、ＬコードはＰコードに対して１／２チッ
プ位相が遅れている関係にある。また、Ｅコードに対し
て（Ｅ＋）コードは位相がｄｔ進んでおり、（Ｅ−）コ
ードは位相がｄｔ遅れている。同様に、Ｌコードに対し
て（Ｌ＋）コードは位相がｄｔ進んでおり、（Ｌ−）コ
ードは位相がｄｔ遅れた関係にある。
制御に基づいて、シフトレジスタ３９１のＭ個の出力か
ら複数のＰＮコード、すなわち、第１のＰＮコードであ
るＰコード、第２のＰＮコードであるＥコード、第３の
ＰＮコードである（Ｅ＋）コード、第４のＰＮコードで
ある（Ｅ−）コード、第５のＰＮコードであるＬコー
ド、第６のＰＮコードである（Ｌ＋）コード、第７のＰ
Ｎコードである（Ｌ−）コードを選択し、そのうちＥコ
ード、Ｌコードを除く５個の信号を出力する機能を有し
ている。本実施例において前記ＰＮコードの相対的位相
関係は、ＥコードはＰコードに対して１／２チップ位相
が進んでおり、ＬコードはＰコードに対して１／２チッ
プ位相が遅れている関係にある。また、Ｅコードに対し
て（Ｅ＋）コードは位相がｄｔ進んでおり、（Ｅ−）コ
ードは位相がｄｔ遅れている。同様に、Ｌコードに対し
て（Ｌ＋）コードは位相がｄｔ進んでおり、（Ｌ−）コ
ードは位相がｄｔ遅れた関係にある。
【００３５】セレクタ３９２においては、選択されるコ
ードの如何にかかわらず、Ｐコード、Ｅコード、（Ｅ
＋）コード、（Ｅ−）コード、Ｌコード、（Ｌ＋）コー
ド、（Ｌ−）コードの相対的な位相関係は常に保持され
るように構成されている。選択された５個のＰＮコード
Ｐコード、（Ｅ＋）コード、（Ｅ−）コード、（Ｌ＋）
コード、（Ｌ−）コードのそれぞれは位相比較器３１１
および位相誤差検出回路３２０中の位相比較器３２１、
３２３、３３１、３３３のそれぞれに入力され、中間周
波数帯信号中に含まれているＧＰＳ衛星信号からのＰＮ
コードとの相関処理が行われる。
ードの如何にかかわらず、Ｐコード、Ｅコード、（Ｅ
＋）コード、（Ｅ−）コード、Ｌコード、（Ｌ＋）コー
ド、（Ｌ−）コードの相対的な位相関係は常に保持され
るように構成されている。選択された５個のＰＮコード
Ｐコード、（Ｅ＋）コード、（Ｅ−）コード、（Ｌ＋）
コード、（Ｌ−）コードのそれぞれは位相比較器３１１
および位相誤差検出回路３２０中の位相比較器３２１、
３２３、３３１、３３３のそれぞれに入力され、中間周
波数帯信号中に含まれているＧＰＳ衛星信号からのＰＮ
コードとの相関処理が行われる。
【００３６】また、キャリア発生器３５０は、所望の周
波数を有し、位相が互いに９０°ずれた２つの信号ＣＡ
０、ＣＡ９０を出力する機能を有している。その周波数
は、信号追尾手段４００の制御により微細に変更するこ
とができる。信号ＣＡ０、ＣＡ９０のそれぞれは、位相
比較器３１２、３１３、３２２、３２４、３３２、３３
４に入力され、信号ＣＡ０、ＣＡ９０の周波数は中間周
波数帯信号中の搬送周波数に一致するように制御され
る。
波数を有し、位相が互いに９０°ずれた２つの信号ＣＡ
０、ＣＡ９０を出力する機能を有している。その周波数
は、信号追尾手段４００の制御により微細に変更するこ
とができる。信号ＣＡ０、ＣＡ９０のそれぞれは、位相
比較器３１２、３１３、３２２、３２４、３３２、３３
４に入力され、信号ＣＡ０、ＣＡ９０の周波数は中間周
波数帯信号中の搬送周波数に一致するように制御され
る。
【００３７】位相比較器３１２および３１３のそれぞれ
の出力ＰＩおよびＰＱはローパスフィルタとして作用す
るカウンタ３５１、３５２のそれぞれに入力され、一
方、位相比較器３２２、３３２の出力（ＥＩ＋）および
（ＬＩ＋）は減算器３４１に入力され〔（Ｅ−Ｌ）
＋〕、すなわち、（ＥＩ＋）と（ＬＩ＋）との差が計算
され、その結果はカウンタ３５３に入力される。同様に
位相比較器３２４、３３４の出力（ＥＩ−）、（ＬＩ
−）は減算器３４２に入力され、〔（Ｅ−Ｌ）−〕、す
なわち、（ＥＩ−）と（ＬＩ−）との差が計算され、そ
の結果はカウンタ３５４に入力される。カウンタ３５
３、３５４はカウンタ３５１、３５２と同様にローパス
フィルタとして作用する。
の出力ＰＩおよびＰＱはローパスフィルタとして作用す
るカウンタ３５１、３５２のそれぞれに入力され、一
方、位相比較器３２２、３３２の出力（ＥＩ＋）および
（ＬＩ＋）は減算器３４１に入力され〔（Ｅ−Ｌ）
＋〕、すなわち、（ＥＩ＋）と（ＬＩ＋）との差が計算
され、その結果はカウンタ３５３に入力される。同様に
位相比較器３２４、３３４の出力（ＥＩ−）、（ＬＩ
−）は減算器３４２に入力され、〔（Ｅ−Ｌ）−〕、す
なわち、（ＥＩ−）と（ＬＩ−）との差が計算され、そ
の結果はカウンタ３５４に入力される。カウンタ３５
３、３５４はカウンタ３５１、３５２と同様にローパス
フィルタとして作用する。
【００３８】これらの位相比較器３２１、３２２、３２
３、３２４、３３１、３３２、３３３、３３４、減算器
３４１、３４２およびカウンタ３５１、３５２、３５
３、３５４により位相誤差検出回路３２０が構成されて
いる。
３、３２４、３３１、３３２、３３３、３３４、減算器
３４１、３４２およびカウンタ３５１、３５２、３５
３、３５４により位相誤差検出回路３２０が構成されて
いる。
【００３９】カウンタ３５１、３５２、３５３、３５４
および保持回路３５５のそれぞれにはエポック信号（Ｅ
ＰＯＣＨ）が入力されており、保持回路３５５では、カ
ウンタ３５１、３５２、３５３、３５４のそれまでの加
算値を保持し、その直後において、各カウンタ３５１、
３５２、３５３、３５４はリセットされる。保持回路３
５５に保持された加算値は、信号追尾手段４００に送出
される。
および保持回路３５５のそれぞれにはエポック信号（Ｅ
ＰＯＣＨ）が入力されており、保持回路３５５では、カ
ウンタ３５１、３５２、３５３、３５４のそれまでの加
算値を保持し、その直後において、各カウンタ３５１、
３５２、３５３、３５４はリセットされる。保持回路３
５５に保持された加算値は、信号追尾手段４００に送出
される。
【００４０】一方、保持回路３６１にはシフトレジスタ
３９１からＰコードが出力されるレジスタの段位置情
報、すなわちシフトレジスタ３９１におけるＰコードの
シフト段数を示す値が入力され、また、保持回路３６２
では、ＰＮコード発生手段３７２より出力される１周期
内のＰＮコードの順番、すなわち、エポック信号出力時
を基点としたＰＮコードのチップの位置を示す値が入力
される。
３９１からＰコードが出力されるレジスタの段位置情
報、すなわちシフトレジスタ３９１におけるＰコードの
シフト段数を示す値が入力され、また、保持回路３６２
では、ＰＮコード発生手段３７２より出力される１周期
内のＰＮコードの順番、すなわち、エポック信号出力時
を基点としたＰＮコードのチップの位置を示す値が入力
される。
【００４１】以下において、図３を用いて本実施例にお
けるＰＮコード発生手段３７２の構成について示す。
けるＰＮコード発生手段３７２の構成について示す。
【００４２】ＧＰＳ受信装置５０におけるＰＮコード
（一般的には、Ｃ／Ａコードと称されている）は、周知
の通り、Ｇ１ジェネレータおよびＧ２ジェネレータの２
つの１０２３ビットのＰＮコード（擬似雑音符号）の積
でゴールドコードを形成したものである。
（一般的には、Ｃ／Ａコードと称されている）は、周知
の通り、Ｇ１ジェネレータおよびＧ２ジェネレータの２
つの１０２３ビットのＰＮコード（擬似雑音符号）の積
でゴールドコードを形成したものである。
【００４３】図３において、分周器５０１は１．０２３
ＭＨｚのＮ倍の周波数をもつクロック信号ＳＣＫを入力
としてＮ分周を行う分周器であり、分周器５０１の出力
は１．０２３ＭＨｚの周波数を有するクロック信号であ
り、Ｇ１ジェネレータ５０２およびＧ２ジェネレータ５
０３の入力となる。また、分周器５０１は、信号追尾手
段４００の制御により分周比を変化させることができる
機能を有し、出力されるクロックの周波数を変化させる
ことにより、ＰＮコードの位相の遅速を制御することが
できる。
ＭＨｚのＮ倍の周波数をもつクロック信号ＳＣＫを入力
としてＮ分周を行う分周器であり、分周器５０１の出力
は１．０２３ＭＨｚの周波数を有するクロック信号であ
り、Ｇ１ジェネレータ５０２およびＧ２ジェネレータ５
０３の入力となる。また、分周器５０１は、信号追尾手
段４００の制御により分周比を変化させることができる
機能を有し、出力されるクロックの周波数を変化させる
ことにより、ＰＮコードの位相の遅速を制御することが
できる。
【００４４】一方、Ｇ１ジェネレータ５０２およびＧ２
ジェネレータ５０３は、ＧＰＳ受信装置５０においては
周知の通り、１０２３ビットのＰコード発生器であり、
それぞれ１０ステージのシフトレジスタで構成されてい
る。Ｇ１ジェネレータ５０２において、Ｐ１、Ｐ２、
…、Ｐ１０は各ステージからの出力であり、同様に、Ｓ
１、Ｓ２、…、Ｓ１０はＧ２ジェネレータ５０３の各ス
テージからの出力であり、フェーズセレクタ５０４に入
力される。フェーズセレクタ５０４においては、信号追
尾手段４００の制御によりＳ１、Ｓ２、…、Ｓ１０より
２出力を選択し、選択された２出力の積をとった出力ｇ
２を出力する。各ＧＰＳ衛星に対応したＰＮコードの選
択は、周知のとおりフェーズセレクタ５０４で選択され
る２信号による。
ジェネレータ５０３は、ＧＰＳ受信装置５０においては
周知の通り、１０２３ビットのＰコード発生器であり、
それぞれ１０ステージのシフトレジスタで構成されてい
る。Ｇ１ジェネレータ５０２において、Ｐ１、Ｐ２、
…、Ｐ１０は各ステージからの出力であり、同様に、Ｓ
１、Ｓ２、…、Ｓ１０はＧ２ジェネレータ５０３の各ス
テージからの出力であり、フェーズセレクタ５０４に入
力される。フェーズセレクタ５０４においては、信号追
尾手段４００の制御によりＳ１、Ｓ２、…、Ｓ１０より
２出力を選択し、選択された２出力の積をとった出力ｇ
２を出力する。各ＧＰＳ衛星に対応したＰＮコードの選
択は、周知のとおりフェーズセレクタ５０４で選択され
る２信号による。
【００４５】一方、積算器５０６では、Ｇ２ジェネレー
タ５０３の出力Ｐ１０とフェーズセレクタ５０４の出力
ｇ２との積がとられ、各ＧＰＳ衛星に対応したＰＮコー
ドとして出力される。通常、積算器５０６は排他的論理
和で構成される。
タ５０３の出力Ｐ１０とフェーズセレクタ５０４の出力
ｇ２との積がとられ、各ＧＰＳ衛星に対応したＰＮコー
ドとして出力される。通常、積算器５０６は排他的論理
和で構成される。
【００４６】また、Ｇ１ジェネレータ５０２からの出力
Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐ１０は保持回路３６２およびエポッ
ク発生回路５０５に入力される。
Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐ１０は保持回路３６２およびエポッ
ク発生回路５０５に入力される。
【００４７】一方、Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐ１０の状態の組
み合わせは１．０２３ＭＨｚのクロック毎に変化し１０
２３個の状態が繰り返される。すなわち、Ｐ１、Ｐ２、
…、Ｐ１０の状態は、その時点で出力されているＰＮコ
ードのチップの位置を示している。
み合わせは１．０２３ＭＨｚのクロック毎に変化し１０
２３個の状態が繰り返される。すなわち、Ｐ１、Ｐ２、
…、Ｐ１０の状態は、その時点で出力されているＰＮコ
ードのチップの位置を示している。
【００４８】エポック発生回路５０５においては、ＰＮ
コードの開始の状態、すなわち、Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐ１
０のすべてが“１”の状態を検出しエポック信号として
出力する。
コードの開始の状態、すなわち、Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐ１
０のすべてが“１”の状態を検出しエポック信号として
出力する。
【００４９】エポックカウンタ３７３は、エポック信号
（ＥＰＯＣＨ）を２０まで（１ｍｓｅｃ毎のエポック信
号を２０ｍｓｅｃまで）カウントするカウンタであり、
保持回路３６３には、このエポックカウンタ３７３のカ
ウント値が入力される。
（ＥＰＯＣＨ）を２０まで（１ｍｓｅｃ毎のエポック信
号を２０ｍｓｅｃまで）カウントするカウンタであり、
保持回路３６３には、このエポックカウンタ３７３のカ
ウント値が入力される。
【００５０】ここでエポックカウンタ３７３が２０まで
エポック信号をカウントするのは、２０エポック信号で
航法データ１ビット分に相当し、１つのまとまりとして
取り扱うためである。
エポック信号をカウントするのは、２０エポック信号で
航法データ１ビット分に相当し、１つのまとまりとして
取り扱うためである。
【００５１】保持回路３６１、保持回路３６２、保持回
路３６３のそれぞれにはホールドパルスＨＣＫが入力さ
れており、ＧＰＳ受信装置５０の任意の時刻において、
それぞれの入力値を保持することができ、保持された値
は信号追尾手段４００に送出される。したがって、保持
回路３６１、３６２、３６３に保持されているデータが
有する時刻情報は１ｍｓｅｃに“１”増加する保持回路
３６３が一番粗く、次に１．０２３ＭＨｚクロックに基
づいて変化する保持回路３６２が粗く、クロック信号Ｈ
ＣＫに基づいて変化する保持回路３６１が最も精密（Ｆ
ＩＮＥ）である。
路３６３のそれぞれにはホールドパルスＨＣＫが入力さ
れており、ＧＰＳ受信装置５０の任意の時刻において、
それぞれの入力値を保持することができ、保持された値
は信号追尾手段４００に送出される。したがって、保持
回路３６１、３６２、３６３に保持されているデータが
有する時刻情報は１ｍｓｅｃに“１”増加する保持回路
３６３が一番粗く、次に１．０２３ＭＨｚクロックに基
づいて変化する保持回路３６２が粗く、クロック信号Ｈ
ＣＫに基づいて変化する保持回路３６１が最も精密（Ｆ
ＩＮＥ）である。
【００５２】信号追尾手段４００においては、信号追尾
部４００ａによって、中間周波数帯信号中のＰＮコード
および搬送波信号に追尾するように動作する。すなわ
ち、受信されたＰＮコードに対してセレクタ３９２から
出力されるＰコードが最も接近するように、ＰＮコード
発生手段３７２、当該セレクタ３９２が制御され、ま
た、搬送波信号に対して、キャリア発生器３５０からの
出力ＣＡ０の周波数、位相が一致するように当該キャリ
ア発生器３５０が制御される。
部４００ａによって、中間周波数帯信号中のＰＮコード
および搬送波信号に追尾するように動作する。すなわ
ち、受信されたＰＮコードに対してセレクタ３９２から
出力されるＰコードが最も接近するように、ＰＮコード
発生手段３７２、当該セレクタ３９２が制御され、ま
た、搬送波信号に対して、キャリア発生器３５０からの
出力ＣＡ０の周波数、位相が一致するように当該キャリ
ア発生器３５０が制御される。
【００５３】一方、信号追尾手段４００には、測位演算
部４００ｂが備えられており、保持回路３６１、保持回
路３６２、保持回路３６３の出力および位相誤差検出回
路３２０の位相情報を与えるカウンタ３５３、３５４を
入力として、ＧＰＳ受信装置５０の任意の時刻における
ＧＰＳ衛星の時刻を求め、かつ、ＧＰＳ受信装置５０と
の時刻差から擬似距離を求めることができる。
部４００ｂが備えられており、保持回路３６１、保持回
路３６２、保持回路３６３の出力および位相誤差検出回
路３２０の位相情報を与えるカウンタ３５３、３５４を
入力として、ＧＰＳ受信装置５０の任意の時刻における
ＧＰＳ衛星の時刻を求め、かつ、ＧＰＳ受信装置５０と
の時刻差から擬似距離を求めることができる。
【００５４】特に、測位演算部４００ｂにおいては、変
換テーブル４００ｃを有しており、保持回路３６２によ
り保持されたＳ１、Ｓ２、…、Ｓ１０を変換テーブル４
００ｃの入力とし、入力された状態に対応するＰＮコー
ドのチップ番号を出力する。言い換えれば、ＰＮコード
開始の状態、すなわち、エポック信号出力時点から数え
たチップ番号を出力する。
換テーブル４００ｃを有しており、保持回路３６２によ
り保持されたＳ１、Ｓ２、…、Ｓ１０を変換テーブル４
００ｃの入力とし、入力された状態に対応するＰＮコー
ドのチップ番号を出力する。言い換えれば、ＰＮコード
開始の状態、すなわち、エポック信号出力時点から数え
たチップ番号を出力する。
【００５５】この処理を複数個のＧＰＳ衛星について行
うことにより、当該ＧＰＳ受信装置５０の受信点におけ
る位置を計測する。
うことにより、当該ＧＰＳ受信装置５０の受信点におけ
る位置を計測する。
【００５６】次に、ＧＰＳ衛星の時刻を求める方法につ
いて説明する。図４に示す相関特性Ｓ（Ｐ）、Ｓ〔（Ｅ
−Ｌ）＋〕、Ｓ〔（Ｅ−Ｌ）−〕のそれぞれは、図２の
位相比較器３１２の出力ＰＩ、減算器３４１、３４２の
出力〔（Ｅ−Ｌ）＋〕、〔（Ｅ−Ｌ）−〕の相関特性を
示しており、（Ｓ＋）および（Ｓ−）には、入力された
ＧＰＳ衛星信号中のＰＮコード、セレクタ３９２により
出力されたＰコードとの位相誤差が含まれている。
いて説明する。図４に示す相関特性Ｓ（Ｐ）、Ｓ〔（Ｅ
−Ｌ）＋〕、Ｓ〔（Ｅ−Ｌ）−〕のそれぞれは、図２の
位相比較器３１２の出力ＰＩ、減算器３４１、３４２の
出力〔（Ｅ−Ｌ）＋〕、〔（Ｅ−Ｌ）−〕の相関特性を
示しており、（Ｓ＋）および（Ｓ−）には、入力された
ＧＰＳ衛星信号中のＰＮコード、セレクタ３９２により
出力されたＰコードとの位相誤差が含まれている。
【００５７】一方、シフトレジスタ３９１のシフトクロ
ックＳＣＫの周波数は１．０２３ＭＨｚ×Ｎであるか
ら、追尾分解能は〔１／（１．０２３ＭＨｚ×Ｎ）〕で
あり、Ｐコードを入力ＰＮコードに対して完全に一致さ
せることはできない。図４において、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ
は相関特性Ｓ（Ｐ）、Ｓ〔（Ｅ−Ｌ）＋〕、Ｓ〔（Ｅ−
Ｌ）−〕上のＰＮコードの追尾点を示しており、（Ｓ
＋）、（Ｓ−）はそれぞれカウンタ３５３、３５４の加
算値を示している。
ックＳＣＫの周波数は１．０２３ＭＨｚ×Ｎであるか
ら、追尾分解能は〔１／（１．０２３ＭＨｚ×Ｎ）〕で
あり、Ｐコードを入力ＰＮコードに対して完全に一致さ
せることはできない。図４において、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ
は相関特性Ｓ（Ｐ）、Ｓ〔（Ｅ−Ｌ）＋〕、Ｓ〔（Ｅ−
Ｌ）−〕上のＰＮコードの追尾点を示しており、（Ｓ
＋）、（Ｓ−）はそれぞれカウンタ３５３、３５４の加
算値を示している。
【００５８】Ｔｄ、すなわち、入力ＰＮコードとセレク
タ３９２の出力であるＰコードとの位相差は、下記の式
により求めることができる。
タ３９２の出力であるＰコードとの位相差は、下記の式
により求めることができる。
【００５９】Ｔｄ＝〔（（Ｓ＋）＋（Ｓ−））／（（Ｓ
＋）−（Ｓ−））〕×ｄｔ×Ｔ ただし、Ｔ＝１／〔１．０２３×１０6 〕である。
＋）−（Ｓ−））〕×ｄｔ×Ｔ ただし、Ｔ＝１／〔１．０２３×１０6 〕である。
【００６０】従って、ＧＰＳ受信装置５０の時刻Ｔi に
おける保持回路３６１に保持された値、保持回路３６２
に保持された値をもとに測位演算部４００ｂ中の変換テ
ーブル４００ｃにより変換された値、および保持回路３
６３に保持された値を、それぞれＫ、ＰＮ（Ｔi ）、Ｅ
Ｐ（Ｔi ）とすると、時刻Ｔi において測定されたＧＰ
Ｓ衛星の時刻Ｔsvは、下記のように表すことができる。
おける保持回路３６１に保持された値、保持回路３６２
に保持された値をもとに測位演算部４００ｂ中の変換テ
ーブル４００ｃにより変換された値、および保持回路３
６３に保持された値を、それぞれＫ、ＰＮ（Ｔi ）、Ｅ
Ｐ（Ｔi ）とすると、時刻Ｔi において測定されたＧＰ
Ｓ衛星の時刻Ｔsvは、下記のように表すことができる。
【００６１】 Ｔsv＝０．００１×ＥＰ（Ｔi ）＋１／〔１．０２３×
１０6 〕×ＰＮ（Ｔi ）＋〔１／（１．０２３×１０6
×Ｎ）〕×Ｋ＋Ｔｄ（Ｔsj-1）＋〔Ｔｄ（Ｔsj）−Ｔｄ
（Ｔsj-1）〕×〔ＰＮ（Ｔsj-1）＋（Ｋ／Ｎ）／１０２
３〕 ただし、図５に示すように加算値を保持するタイミング
であるエポック信号（ＥＰＯＣＨ）が出力される時刻
は、ＧＰＳ受信装置５０の時刻Ｔｉと一致しないので、
時刻ＴｉをはさむＥＰＯＣＨタイミングＴsj-1とＴsjに
おけるＴｄ値により補間を行っている。
１０6 〕×ＰＮ（Ｔi ）＋〔１／（１．０２３×１０6
×Ｎ）〕×Ｋ＋Ｔｄ（Ｔsj-1）＋〔Ｔｄ（Ｔsj）−Ｔｄ
（Ｔsj-1）〕×〔ＰＮ（Ｔsj-1）＋（Ｋ／Ｎ）／１０２
３〕 ただし、図５に示すように加算値を保持するタイミング
であるエポック信号（ＥＰＯＣＨ）が出力される時刻
は、ＧＰＳ受信装置５０の時刻Ｔｉと一致しないので、
時刻ＴｉをはさむＥＰＯＣＨタイミングＴsj-1とＴsjに
おけるＴｄ値により補間を行っている。
【００６２】以上のようにして、ＧＰＳ受信装置５０の
任意の時刻において、ＧＰＳ衛星の時刻を知ることがで
き、他の信号処理手段３００ｂ乃至３００ｎにおいて
も、同様であるから、複数のＧＰＳ衛星と、ＧＰＳ受信
装置５０との間の距離を測定することができ、ＧＰＳ受
信装置５０の受信点における位置の計測が行えるもので
ある。
任意の時刻において、ＧＰＳ衛星の時刻を知ることがで
き、他の信号処理手段３００ｂ乃至３００ｎにおいて
も、同様であるから、複数のＧＰＳ衛星と、ＧＰＳ受信
装置５０との間の距離を測定することができ、ＧＰＳ受
信装置５０の受信点における位置の計測が行えるもので
ある。
【００６３】
【発明の効果】本発明に係るＧＰＳ受信装置によれば、
以下の効果が得られる。すなわち、従来のごとく、ＧＰ
Ｓ衛星から受信したＰＮコードに対して、ＧＰＳ受信装
置内で発生されるＰＮコードを高精度で、常に一致させ
るように制御し追尾する必要がなく、ＧＰＳ衛星から受
信するＰＮコードを見失わない程度に、ラフな精度で制
御し追尾すればよいことになる。従って、ＧＰＳ衛星の
追尾のための処理プロセッサの負荷は軽減され、また、
高分解能のＰＮコードクロック発生回路を使用する必要
がなくなるため、回路規模を大きくすることなく、高精
度の位置計測を行うことのできるＧＰＳ受信装置を提供
できる。
以下の効果が得られる。すなわち、従来のごとく、ＧＰ
Ｓ衛星から受信したＰＮコードに対して、ＧＰＳ受信装
置内で発生されるＰＮコードを高精度で、常に一致させ
るように制御し追尾する必要がなく、ＧＰＳ衛星から受
信するＰＮコードを見失わない程度に、ラフな精度で制
御し追尾すればよいことになる。従って、ＧＰＳ衛星の
追尾のための処理プロセッサの負荷は軽減され、また、
高分解能のＰＮコードクロック発生回路を使用する必要
がなくなるため、回路規模を大きくすることなく、高精
度の位置計測を行うことのできるＧＰＳ受信装置を提供
できる。
【図１】本発明に係るＧＰＳ受信装置の概略構成図であ
る。
る。
【図２】ＧＰＳ受信装置における信号処理手段の構成図
である。
である。
【図３】本発明に係るＧＰＳ受信装置のＰＮコード発生
手段の構成を示すブロック図である。
手段の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るＧＰＳ受信装置による相関特性を
示す図である。
示す図である。
【図５】エポック信号とＧＰＳ受信装置の時刻の関係を
示すタイムチャートである。
示すタイムチャートである。
【図６】従来のＧＰＳ受信装置の構成を示す図である。
【図７】従来のＧＰＳ受信装置におけるＰＮコードとＧ
ＰＳ衛星からの受信ＰＮコードとの相関特性を示す図で
ある。
ＰＳ衛星からの受信ＰＮコードとの相関特性を示す図で
ある。
５０…ＧＰＳ受信装置 ５２…位相誤
差検出回路 ５４…ＰＮコード発生手段 ５６…シフト
手段 ５８…保持手段 １００…空中
線 ２００…高周波信号変換手段 ３００ａ〜３
００ｎ…信号処理手段 ３１１〜３１３、３２１〜３２４、３３１〜３３４…位
相比較器 ３２０…位相誤差検出回路 ３４１、３４
２…減算器 ３５０…キャリア発生器 ３５１〜３５
４…カウンタ ３５５、３６１、３６２、３６３…保持回路 ３７２…ＰＮコード発生手段 ３７３…エポ
ックカウンタ ３９１…シフトレジスタ ３９２…セレ
クタ ４００…信号追尾手段 ４００ａ…信
号追尾部 ４００ｂ…測位演算部 ４００ｃ…変
換テーブル ５０１…分周器 ５０２…Ｇ１
ジェネレータ ５０３…Ｇ２ジェネレータ ５０４…フェ
ーズセレクタ ５０５…エポック発生回路 ５０６…積算
器
差検出回路 ５４…ＰＮコード発生手段 ５６…シフト
手段 ５８…保持手段 １００…空中
線 ２００…高周波信号変換手段 ３００ａ〜３
００ｎ…信号処理手段 ３１１〜３１３、３２１〜３２４、３３１〜３３４…位
相比較器 ３２０…位相誤差検出回路 ３４１、３４
２…減算器 ３５０…キャリア発生器 ３５１〜３５
４…カウンタ ３５５、３６１、３６２、３６３…保持回路 ３７２…ＰＮコード発生手段 ３７３…エポ
ックカウンタ ３９１…シフトレジスタ ３９２…セレ
クタ ４００…信号追尾手段 ４００ａ…信
号追尾部 ４００ｂ…測位演算部 ４００ｃ…変
換テーブル ５０１…分周器 ５０２…Ｇ１
ジェネレータ ５０３…Ｇ２ジェネレータ ５０４…フェ
ーズセレクタ ５０５…エポック発生回路 ５０６…積算
器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14 G01C 21/00 - 21/24 G01C 23/00 - 25/00 H04B 1/69 - 1/713
Claims (4)
- 【請求項１】複数のＧＰＳ衛星より電波を受信して、当
該受信点の位置を計測するＧＰＳ受信装置において、Ｇ
ＰＳ衛星信号を周波数変換した受信信号を入力とし、 所望のＰＮコード、当該ＰＮコードの１周期毎のエポッ
ク信号および出力されるＰＮコードの順番を示す値を発
生するＰＮコード発生手段と、 前記ＰＮコード発生手段より出力されるエポック信号を
最大２０までカウントするエポックカウンタと、 前記ＰＮコード発生手段からのＰＮコード出力を入力と
し、所定の位相値ずれている複数個のＰＮコードを出力
するシフトレジスタと、 前記シフトレジスタからの複数個のＰＮコードを入力と
し、中心となる第１のＰＮコードと、前記第１のＰＮコ
ードに対し位相が所定の値進んだ第２のＰＮコードに対
して、位相が所定値進んだ第３のＰＮコードおよび所定
値遅れた第４のＰＮコードと、前記第１のＰＮコードに
対し位相が所定の値遅れた第５のＰＮコードに対して、
位相が所定値進んだ第６のＰＮコードおよび所定値遅れ
た第７のＰＮコードとを出力し、かつ前記シフトレジス
タの初段を基点として、前記第１のＰＮコードが出力さ
れる段位置の情報を出力するセレクタと、 前記セレクタから出力される第１のＰＮコード、第３の
ＰＮコード、第４のＰＮコード、第６のＰＮコード、第
７のＰＮコードを入力とし、各ＰＮコードのそれぞれと
前記周波数変換された受信信号との位相比較を行う位相
比較器を備え、かつ受信信号と第３のＰＮコードとの位
相比較出力および受信信号と第６のＰＮコードとの位相
比較出力の差、および受信信号と第４のＰＮコードとの
位相比較出力および受信信号と第７のＰＮコードとの位
相比較出力の差を出力する２個の減算器を備えた位相誤
差検出回路と、 前記セレクタから第１のＰＮコードが出力される段位置
を示す値を保持する第１の保持回路と、前記ＰＮコード
発生手段より出力されたＰＮコードの順番を示す値を保
持する第２の保持回路と、前記エポックカウンタからの
カウント値を保持する第３の保持回路と、前記位相誤差
検出回路の出力を保持する第４の保持回路より構成され
たことを特徴とするＧＰＳ受信装置。 - 【請求項２】請求項１記載のＧＰＳ受信装置において、
第１乃至第３の保持回路により、セレクタから出力され
るＰＮコードが出力される段位置を示す値と、ＰＮコー
ド発生手段から出力されるＰＮコードの順番を示す値
と、エポックカウンタの出力とを受信装置内の任意の時
刻において同時に保持することを特徴とするＧＰＳ受信
装置。 - 【請求項３】請求項１記載のＧＰＳ受信装置において、
第２の保持回路に保持された値を入力とし、エポック信
号を基点として出力中のＰＮコードの順番を示す値を出
力する変換テーブルより構成されたことを特徴とするＧ
ＰＳ受信装置。 - 【請求項４】請求項３記載のＧＰＳ受信装置において、
第１の保持回路、変換テーブル、第３の保持回路、第４
の保持回路の出力から衛星と受信点間の擬似距離を算出
し、受信点の位置を計測する測位演算部より構成された
ことを特徴とするＧＰＳ受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19252293A JP3298597B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Ｇｐｓ受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19252293A JP3298597B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Ｇｐｓ受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749371A JPH0749371A (ja) | 1995-02-21 |
| JP3298597B2 true JP3298597B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=16292690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19252293A Expired - Fee Related JP3298597B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Ｇｐｓ受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3298597B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4911220B2 (ja) * | 2009-11-30 | 2012-04-04 | セイコーエプソン株式会社 | 衛星信号捕捉方法及び衛星信号受信装置 |
| JP6624632B2 (ja) * | 2015-09-07 | 2019-12-25 | Ｎｅｃスペーステクノロジー株式会社 | 人工衛星、及び人工衛星の衛星送出信号生成方法 |
-
1993
- 1993-08-03 JP JP19252293A patent/JP3298597B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0749371A (ja) | 1995-02-21 |
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Legal Events
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