JP3390753B2 - GPS positioning method, GPS terminal and GPS positioning system - Google Patents
GPS positioning method, GPS terminal and GPS positioning systemInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、衛星からのGP
S信号を受信して受信位置を検出するGPS測位方法、
GPS端末及びGPS測位システムに関するものであ
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a GP from a satellite.
A GPS positioning method for receiving an S signal and detecting the reception position,
The present invention relates to a GPS terminal and a GPS positioning system.
【0002】[0002]
【従来の技術】地球の周りには多数の衛星が打ち上げら
れており、各衛星からは、全て同じ搬送周波数157
5.42GHzの電波が連続送信されている。この電波
は、疑似雑音符号で位相変調され、衛星毎に異なる符号
パターンを割り当てることにより分離受信できるように
なっている。この疑似雑音符号としては、一般に公開さ
れて利用可能なC/Aコードと呼ばれる規則的に変化す
るコードパターンである。また、利用者が測位を行うた
めに必要な、衛星の軌道情報や衛星上の補正値、電離層
の補正係数等の情報としての航法データをC/Aコード
の極性を反転させることにより上記電波に乗せて送信し
ている。2. Description of the Related Art Many satellites have been launched around the earth, and each satellite has the same carrier frequency 157.
The radio wave of 5.42 GHz is continuously transmitted. This radio wave is phase-modulated with a pseudo-noise code, and can be separated and received by assigning different code patterns to each satellite. The pseudo noise code is a code pattern called C / A code which is open to the public and can be used, and which changes regularly. In addition, by reversing the polarity of the C / A code, the navigation data as information such as satellite orbit information, satellite correction values, and ionospheric correction coefficients, which are necessary for the user to perform positioning, are converted into the above radio waves. I send it on board.
【0003】上記C/Aコードは図11に示すように、
1023ビット=1msecを1PNフレームとし、こ
のPNフレームが連続する規則的な信号である。また、
上記航法データは50BPS、つまり1000PNフレ
ームの信号であり、この航法データの極性に応じてC/
Aコードも極性が反転している。The above C / A code is as shown in FIG.
1023 bits = 1 msec is one PN frame, and this PN frame is a continuous regular signal. Also,
The navigation data is a signal of 50 BPS, that is, a 1000 PN frame, and C / C depending on the polarity of the navigation data.
The polarity of the A code is also inverted.
【0004】図14は例えば米国特許第5,663,7
34号明細書に記載された従来のGPS測位システム及
びGPS測位装置の構成を示すブロック図であり、図に
おいて、101はベースステーションであり、GPS受
信アンテナ102と送受信アンテナ103を備えてい
る。104は遠隔ユニットである。FIG. 14 shows, for example, US Pat. No. 5,663,7.
34 is a block diagram showing a configuration of a conventional GPS positioning system and a GPS positioning device described in specification No. 34, in which 101 is a base station, which is provided with a GPS receiving antenna 102 and a transmitting / receiving antenna 103. 104 is a remote unit.
【0005】この遠隔ユニット104は、GPS受信ア
ンテナ105を備えたRFからIFへのコンバータ10
6、このコンバータ106からのアナログ信号をディジ
タル信号に変換するA/Dコンバータ107、このA/
Dコンバータ107からの出力を記録するメモリ(ディ
ジタルスナップショットメモリ)108、このメモリ1
08からの信号を処理する汎用プログラマブルディジタ
ル信号処理回路(以下、DSP回路と略称する)109
を有する。The remote unit 104 includes an RF to IF converter 10 with a GPS receiving antenna 105.
6. An A / D converter 107 for converting an analog signal from the converter 106 into a digital signal.
A memory (digital snapshot memory) 108 for recording the output from the D converter 107, this memory 1
General-purpose programmable digital signal processing circuit (hereinafter abbreviated as DSP circuit) 109 for processing signals from 08
Have.
【0006】そして、この他に、DSP回路109に接
続されたプログラムEPROM110、周波数シンセサ
イザ111、パワーレギュレータ回路112、アドレス
書き込み回路113、マイクロプロセッサ114、RA
M(メモリ)115、EEPROM116、送受信アン
テナ117を備えマイクロプロセッサ114に接続され
たモデム118を有する。In addition to this, a program EPROM 110 connected to the DSP circuit 109, a frequency synthesizer 111, a power regulator circuit 112, an address writing circuit 113, a microprocessor 114, and RA.
It has an M (memory) 115, an EEPROM 116, a transmission / reception antenna 117, and a modem 118 connected to the microprocessor 114.
【0007】次に動作について説明する。べースステー
ション101は、遠隔ユニット104に指令を出して、
データコミュニケーションリンク119により伝送され
たメッセージを介して測定を実施する。ベースステーシ
ョン101は、このメッセージの中で対象の衛星に対す
る衛星情報のドップラデータを送信する。このドップラ
データは、周波数情報のフォーマットを持ち、メッセー
ジは対象衛星の特定を行う。このメッセージは遠隔ユニ
ット104の一部であるモデム118により受信され、
マイクロプロセッサ114に結合されたメモリ108に
格納される。Next, the operation will be described. The base station 101 issues a command to the remote unit 104,
The measurement is performed via the message transmitted by the data communication link 119. The base station 101 transmits Doppler data of satellite information for the target satellite in this message. This Doppler data has the format of frequency information, and the message specifies the target satellite. This message is received by modem 118, which is part of remote unit 104,
Stored in memory 108 coupled to microprocessor 114.
【0008】マイクロプロセッサ114はDSP回路1
09、アドレス書き込み回路113とモデム118との
間のデータ情報伝達を取扱い、遠隔ユニット104内で
のパワーマネージメント機能をコントロールする。The microprocessor 114 is a DSP circuit 1
09, handles the data information transfer between the address write circuit 113 and the modem 118, and controls the power management function within the remote unit 104.
【0009】遠隔ユニット104が(例えばベースステ
ーション101から)GPS処理、並びにドップラ情報
に対して指示を受け取った場合、マイクロプロセッサ1
14はRFからIFへのコンバータ106、A/Dコン
バータ107及び、メモリ108にバッテリ、パワーレ
ギュレータ回路112にコントロールされたパワーライ
ン120aから120dを経て機能を付与する。これに
よりアンテナ105を経て受信されたGPS衛星からの
信号はIF周波数にダウンコンバ−トされた後にディジ
タル化を実施される。When remote unit 104 receives instructions for GPS processing (eg, from base station 101) as well as Doppler information, microprocessor 1
Reference numeral 14 gives a function to the RF-to-IF converter 106, the A / D converter 107, and the memory 108 via the battery and the power lines 120a to 120d controlled by the power regulator circuit 112. As a result, the signal from the GPS satellite received via the antenna 105 is down-converted to the IF frequency and then digitized.
【0010】通常100ミリセカンドから1秒(又は更
に長い)の時間に相当する。このような、連続データセ
ットは、メモリ108に格納される。This usually corresponds to a time of 100 milliseconds to 1 second (or longer). Such a continuous data set is stored in the memory 108.
【0011】ソードレンジ計算は、DSP回路109を
用いて行われる。更にDSP回路109は局所的に作成
された基準と受信された信号との間の多数のコリレーシ
ョンオペレーションを迅速に実施することにより、ソー
ドレンジの極めて迅速な演算を可能にするファーストフ
ーリエ変換(FFT)アルゴリズムの使用を可能にす
る。ファーストフーリエ変換アルゴリズムは、このよう
なあらゆる位置を同時に並列的に探索し、演算プロセス
を加速する。The sword range calculation is performed using the DSP circuit 109. In addition, the DSP circuit 109 rapidly performs a number of correlation operations between the locally generated reference and the received signal, thereby enabling a very fast calculation of the sword range, the Fast Fourier Transform (FFT). ) Allows the use of algorithms. The Fast Fourier Transform algorithm simultaneously searches for all such positions in parallel, accelerating the computational process.
【0012】DSP回路109が、対象衛星の各々に対
するソードレンジの演算を完結すると、この情報を相互
接続バス122を経て、マイクロプロセッサ114に伝
送する。次に、マイクロプロセッサ114は、最終の位
置算定の為にソードレンジデータをデータリンク119
を経てベースステーション101に伝送する目的でモデ
ム118を利用する。When the DSP circuit 109 completes the calculation of the sword range for each of the target satellites, it transmits this information to the microprocessor 114 via the interconnect bus 122. The microprocessor 114 then data links 119 the sword range data for final position calculation.
The modem 118 is used for the purpose of transmitting to the base station 101 via the.
【0013】ソードデータに加え、メモリ108の中で
の最初のデータ収集からデータのデータコミュニケーシ
ョンリンク119を経た送信の時点迄の経過時間を示す
タイムラグが、同時にベースステーション101に伝送
されることができる。このタイムラグは位置計算を行う
ベースステーション101の能力を高める。何故なら
ば、これによりGPS衛星位置はデータ収集の時点に行
うことができるからである。In addition to the sword data, a time lag indicating the elapsed time from the initial data collection in memory 108 to the time of transmission of the data via data communication link 119 can be simultaneously transmitted to base station 101. . This time lag enhances the ability of base station 101 to perform position calculations. This is because this allows GPS satellite position to be taken at the time of data collection.
【0014】モデム118はデータコミュニケーション
リンク119を通じてメッセージの送受信の為に別個の
送受信アンテナ117を利用する。モデム118はコミ
ュニケーションレシーバーとコミュニケーショントラン
スミッタを含み、しかもこの両者は交互に送受信アンテ
ナ117に結合されると理解される。同様にべースステ
ーション101はデータリンクメッセージを送信及び受
信する為に別個のアンテナ103を使用することが可能
であり、従って、べースステーション101でGPS受
信アンテナ102を経てGPS信号を連続的に受信する
ことができる。Modem 118 utilizes separate transmit and receive antennas 117 for sending and receiving messages over data communication link 119. It is understood that modem 118 includes a communication receiver and a communication transmitter, both of which are alternately coupled to transmit / receive antenna 117. Similarly, the base station 101 can use separate antennas 103 to send and receive data link messages, thus continuously transmitting GPS signals via the GPS receiving antenna 102 at the base station 101. Can be received.
【0015】DSP回路109における位置計算にはメ
モリ108に格納されたデータの量及びDSP回路10
9又は幾つかのDSP回路の速度に応じて必要な時間は
数秒以下となることが期待される。The position calculation in the DSP circuit 109 includes the amount of data stored in the memory 108 and the DSP circuit 10.
It is expected that the required time will be less than a few seconds, depending on the speed of 9 or some DSP circuits.
【0016】上述のように、メモリ108は比較的長い
時間に該当する記録を捕捉する。ファーストコンボリュ
ーション法を用いた大ブロックのデータの有効な処理は
低受信レベルでの信号を処理する為の性能に寄与する
(例えば建物、樹木等により著しく遮られた為に受信レ
ベルが低下する時)。As mentioned above, the memory 108 captures the record of interest for a relatively long time. Effective processing of large blocks of data using the fast convolution method contributes to the performance for processing signals at low reception levels (e.g. when reception levels drop due to significant blockage by buildings, trees, etc.). ).
【0017】可視的なGPS衛星に対するすべてのソー
ドレンジはこの同じ緩衝されたデータを用いて計算され
る。これは信号の振幅が迅速に変化する状況(都会の障
害状態の様な)下の連続追跡GPS受信機に関する性能
を改善されたことになる。All sword ranges for visible GPS satellites are calculated using this same buffered data. This is an improvement in performance for continuous tracking GPS receivers under conditions where signal amplitudes change rapidly (such as urban interference conditions).
【0018】上記DSP回路109で行われる信号処理
は、図13について説明する。処理の目的は局所的に発
生する波形に関して、受信された波形のタイミングを確
定することであり、さらに高感度を得るために上記波形
の極めて長い部分、通常100ミリセカンドから1秒に
わたる部分が処理される。The signal processing performed by the DSP circuit 109 will be described with reference to FIG. The purpose of the processing is to determine the timing of the received waveform with respect to the locally generated waveform, and for even higher sensitivity the very long part of the waveform is processed, usually from 100 msec to 1 second. To be done.
【0019】受信されるGPS信号(C/Aコード)
は、1023ビット=1msecの反復ソードランダム
(PNフレーム)から成り立っている。そこで、また前
後のPNフレームを互いに加える。例えば1秒間に10
00PNフレームが存在するので、第1のフレームを次
の第2のフレームにコヒーレント的に加え、生じたもの
を第3のフレームに加える。以下、図15(A)〜
(E)に示すように順次加えて行く。この結果、1PN
フレーム=1023ビットの持続時間を持つ信号が得ら
れる。このシーケンスの位相をローカル基準シーケンス
と比較すれば2つの間の相対タイミング、すなわちソー
ドレンジ(疑似距離)を確定することができる。Received GPS signal (C / A code)
Consists of repetitive sword random (PN frame) of 1023 bits = 1 msec. Therefore, the preceding and following PN frames are added to each other. For example, 10 per second
Since there is a 00PN frame, the first frame is coherently added to the next second frame and the resulting one is added to the third frame. Hereinafter, FIG.
As shown in (E), add sequentially. As a result, 1PN
A signal with a duration of frame = 1023 bits is obtained. By comparing the phase of this sequence with the local reference sequence, the relative timing between the two, or the sword range, can be established.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】従来のGPS測位方
法、GPS端末及びGPS測位システムは、以上のよう
に構成されているので、位置測定(以下、測位と称す
る)処理をするとき、その都度ベースステーションから
ドップラ情報を得て、各可視衛星までの疑似距離を算出
し、それを基に、あるいは結果をサーバに送り、端末位
置を検出していた。そのために、測位するときはいつも
サーバとの通信が必要で通信費用がかかるという課題が
あった。Since the conventional GPS positioning method, GPS terminal, and GPS positioning system are configured as described above, when performing position measurement (hereinafter referred to as positioning) processing, a base is used each time. The Doppler information was obtained from the station, the pseudo-range to each visible satellite was calculated, and the terminal position was detected based on that or the result was sent to the server. Therefore, there has been a problem that communication is always required with the server when positioning is performed, and communication cost is high.
【0021】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、外部装置との通信は受信感度の悪
い場合にのみ行うことを可能にして通信費の削減を図る
GPS測位方法、GPS端末及びGPS測位システムを
得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and a GPS positioning method for reducing communication costs by enabling communication with an external device only when reception sensitivity is poor, An object is to obtain a GPS terminal and a GPS positioning system.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】この発明に係るGPS測
位方法は、GPS信号を受信するGPS端末におけるG
PS測位方法であって、GPS信号を受信してその受信
電界の強さを検出する第1のステップ、この受信電界が
強い場合は前記GPS信号に基づきGPS端末自身で得
た航法データを選択し、前記受信電界が弱い場合は前記
GPS端末とは異なる外部装置で受信された前記GPS
信号に基づき得られる航法データを当該外部装置から受
信して選択する第2のステップ、この選択された航法デ
ータに基づきGPS端末自身で受信したGPS信号に含
まれるデータ系列の極性反転の境目を特定し、当該境目
が特定されたデータ系列を用いて前記GPS端末の位置
を求める第3のステップを含むものである。また、この
発明に係るGPS測位方法における前記第3のステップ
は、GPS信号から極性を有するデータ系列を得る第4
のステップ、前記GPS信号から得られる航法データに
基づいて極性変更を行なうと共に前記データ系列の値を
C/Aコード長相当分毎の同一ビット相当位置で累積加
算を行なう第5のステップ、この第5のステップの結果
をもとにC/Aコードを用いて相関計算する第6のステ
ップ、この相関計算により得られた相関ピーク値をもと
に相関ピーク位置を求める第7のステップ、この相関ピ
ーク位置をもとにGPS端末と前記C/Aコードに対応
した衛星間の疑似距離を求める第8のステップを含むも
のである。A GPS positioning method according to the present invention is a GPS positioning method for a GPS terminal receiving a GPS signal.
A PS positioning method, a first step of detecting the intensity of the received electric field by receiving a GPS signal, if the received electric field is strong selects the navigation data obtained by the GPS terminal itself based on the GPS signal If the reception electric field is weak the
The GPS received by an external device different from the GPS terminal
Receives navigation data obtained from the signal from the external device.
A second step of selecting by Shin, containing the GPS signals received by the GPS terminal itself based on the selected navigation data
Specify the boundary of polarity inversion of the data series
Includes a third step of obtaining the position of the GPS terminal using the identified data series . Further, the third step in the GPS positioning method according to the present invention
The fourth obtaining a data series having a polarity from the GPS signal
The fifth step of changing the polarity based on the navigation data obtained from the GPS signal and performing the cumulative addition of the value of the data series at the same bit corresponding position for each C / A code length corresponding portion. The sixth step of calculating the correlation using the C / A code based on the result of the step 5 , the seventh step of obtaining the correlation peak position based on the correlation peak value obtained by this correlation calculation, the correlation including the step of eighth determining a GPS terminal based on the peak position pseudo distance between the C / a code corresponding to a satellite is also <br/> of.
【0023】この発明に係るGPS端末は、GPS信号
を受信するGPS端末において、GPS信号を受信して
その受信電界の強さを検出する受信電界検出部、この受
信電界が強い場合は前記GPS信号に基づきGPS端末
自身で得た航法データを選択し、前記受信電界が弱い場
合は前記GPS端末とは異なる外部装置で受信された前
記GPS信号に基づき得られる航法データを当該外部装
置から受信して選択する選択部、この選択された航法デ
ータに基づきGPS端末自身で受信したGPS信号に含
まれるデータ系列の極性反転の境目を特定し、当該境目
が特定されたデータ系列を用いてGPS端末の位置を求
める位置計算部を含むものである。また、この発明に係
るGPS端末における前記位置計算部は、GPS信号か
ら極性を有するデータ系列を得るデータ系列入手部、前
記GPS信号から得られる航法データに基づいて極性変
更を行なうと共に前記データ系列の値をC/Aコード長
相当分毎の同一ビット相当位置で累積加算するデータ処
理部、この処理結果をもとにC/Aコードを用いて相関
計算を行なう相関計算部、この相関計算部で得られた相
関ピーク位置をもとにGPS端末と前記C/Aコードに
対応した衛星間との疑似距離を求める疑似距離計算部を
含むものである。The GPS terminal according to the present invention is a GPS signal
In GPS terminal for receiving, reception field detection unit that detects the intensity of the received electric field by receiving a GPS signal, if the received electric field is strong selects the navigation data obtained by the GPS terminal itself based on the GPS signal the reception when electric field is weak the GPS terminal different from the external device before being received by <br/> Symbol navigation data obtained based on GPS signals the external instrumentation is
The selection unit that receives and selects from the device, and includes the GPS signal received by the GPS terminal itself based on the selected navigation data.
Specify the boundary of polarity inversion of the data series
Includes a position calculation unit that obtains the position of the GPS terminal using the identified data series . The position calculation unit in the GPS terminal according to the present invention is a data sequence acquisition unit that obtains a data sequence having a polarity from the GPS signal , changes the polarity on the basis of navigation data obtained from the GPS signal, and A data processing unit that cumulatively adds values at positions corresponding to the same bit for each C / A code length, a correlation calculation unit that performs correlation calculation using the C / A code based on the processing result, and this correlation calculation unit Based on the obtained correlation peak position, a pseudo distance calculation unit for obtaining a pseudo distance between the GPS terminal and the satellite corresponding to the C / A code.
It includes .
【0024】また、この発明に係るGPS測位システム
は、GPS信号から航法データを得る外部装置とこの外
部装置からの航法データを受信可能なGPS端末とから
なるGPS測位システムであって、前記GPS端末は、
GPS信号を受信してその受信電界の強さを検出する受
信電界検出部と、この受信電界が強い場合は前記GPS
信号に基づき前記GPS端末自身で得た航法データを選
択し、前記受信電界が弱い場合は前記外部装置で受信さ
れた前記GPS信号に基づき得られる航法データを当該
外部装置から受信して選択する選択部と、この選択され
た航法データに基づきGPS端末自身で受信したGPS
信号に含まれるデータ系列の極性反転の境目を特定し、
当該境目が特定されたデータ系列を用いてGPS端末の
位置を求める位置計算部とからなるものである。また、
この発明に係るGPS測位システムにおける前記GPS
端末の位置計算部は、GPS信号から極性を有するデー
タ系列を得るデータ系列入手部と、前記GPS信号から
得た航法データあるいは前記GPS信号に基づき前記外
部装置で得た航法データのうちいずれか一方に基づいて
極性変更を行なうと共にデータ系列の値をC/Aコード
長相当分毎の同一ビット相当位置で累積加算するデータ
処理部と、この処理結果をもとにC/Aコードを用いて
相関計算を行なう相関計算部と、この相関計算部で得ら
れた相関ピーク位置をもとにGPS端末と前記C/Aコ
ードに対応した衛星間との疑似距離を求める疑似距離計
算部とを含むものである。The GPS positioning system according to the present invention is a GPS positioning system comprising an external device for obtaining navigation data from GPS signals and a GPS terminal capable of receiving navigation data from the external device. Is
A reception electric field detection unit that receives a GPS signal and detects the strength of the reception electric field, and if the reception electric field is strong, the GPS
The navigation data obtained by the GPS terminal itself is selected based on the signal, and if the received electric field is weak , the navigation data is received by the external device.
The navigation data obtained based on the GPS signal
A selection unit that receives and selects from an external device , and a GPS received by the GPS terminal itself based on the selected navigation data
Identify the boundary of polarity inversion of the data series included in the signal,
The position calculation unit obtains the position of the GPS terminal using the data series in which the boundary is specified . Also,
Wherein the GPS positioning system according to the present invention GPS
The position calculation unit of the terminal is one of a data sequence acquisition unit that obtains a data sequence having polarity from a GPS signal, and navigation data obtained from the GPS signal or navigation data obtained by the external device based on the GPS signal. And a data processing unit for performing cumulative addition of data series values at the same bit equivalent position for each C / A code length corresponding to the polarity change based on the above, and correlation using the C / A code based on this processing result. shall include a correlation calculation unit for performing calculations and a pseudo distance calculator for determining the pseudorange between the GPS terminal based on correlation peak position obtained by the correlation calculation unit and between satellites corresponding to the C / a code Is.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1によるG
PS測位システム及びGPS測位装置の使用状態の概要
を説明するブロック図であり、図において、1は対象衛
星、2は対象衛星1からのGPS信号を受信する見晴ら
しの良い環境に設置された受信アンテナ3を備え、受信
したGPS信号から航法データ及びドップラデータを抽
出する外部装置としての本部サーバ、4は無線あるいは
有線等の通信媒体5を介して本部サーバ2と接続された
端末であり、この端末4は衛星1からのGPS信号を受
信する受信アンテナ6を備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1. FIG. 1 shows a G according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining an outline of a usage state of a PS positioning system and a GPS positioning device, in which 1 is a target satellite and 2 is a receiving antenna installed in an environment with a good view for receiving GPS signals from the target satellite 1. Headquarters server 3 provided with 3 as an external device for extracting navigation data and Doppler data from a received GPS signal, and 4 is a terminal connected to headquarters server 2 via a communication medium 5 such as a wireless or wired communication. Reference numeral 4 includes a receiving antenna 6 for receiving GPS signals from the satellite 1.
【0026】次に動作の概要について説明する。まず、
上記本部サーバ2は、見晴らしの良い環境に設置された
受信アンテナ3からGPS信号を受信すると、S/N比
が良好かを判断した後(ステップST1)、ドップラデ
ータの算出を行い(ステップST2)、GPS航法デー
タの算出を行う(ステップST3)。Next, the outline of the operation will be described. First,
When the headquarter server 2 receives a GPS signal from the receiving antenna 3 installed in an environment with a good view, it determines whether the S / N ratio is good (step ST1) and then calculates Doppler data (step ST2). , GPS navigation data is calculated (step ST3).
【0027】一方、端末4は受信アンテナ6を介して受
信した電界の強度を検出し(ステップST4)、受信電
界が良好かを判断し(ステップST5)、YESであれ
ば、端末側で航法データおよびドップラデータを抽出し
(ステップST6)、NOであれば、本部サーバ2から
必要な航法データ及びドップラデータを抽出する(ステ
ップST7)。そして、上記検出された受信電界強度に
応じてメモリ区間及び計算区間を決定し、受信したGP
S信号をメモリに記憶する(ステップST8)。On the other hand, the terminal 4 detects the strength of the electric field received through the receiving antenna 6 (step ST4), judges whether the received electric field is good (step ST5), and if YES, the navigation data on the terminal side. And Doppler data are extracted (step ST6), and if NO, necessary navigation data and Doppler data are extracted from the headquarters server 2 (step ST7). Then, the memory section and the calculation section are determined according to the detected received electric field strength, and the received GP is received.
The S signal is stored in the memory (step ST8).
【0028】その後、受信したGPS信号のドップラ補
正を行い(ステップST9)、このデータを航法データ
(ステップST6,ステップST7)で分断し、相関ピ
ーク位置検出部(ステップST10)で相関値が最大に
なるような点を求める事により、これを疑似距離とす
る。この疑似距離と前記抽出した航法データとによって
位置計算を行う(ステップST14)ものである。Thereafter, Doppler correction of the received GPS signal is performed (step ST9), this data is divided by navigation data (step ST6, step ST7), and the correlation peak position detection section (step ST10) maximizes the correlation value. This is a pseudo distance by finding a point that The position is calculated based on the pseudo distance and the extracted navigation data (step ST14).
【0029】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、受信電界の良否を判断し、受信電界が不良の場合の
み本部サーバ2と通信を行うように構成したので、通信
費用を大幅に削減することができる。As described above, according to the first embodiment, the quality of the received electric field is judged, and the communication with the headquarter server 2 is performed only when the received electric field is bad. Can be reduced.
【0030】図2は前記図1に示した端末4の具体的構
成を示すブロック図であり、7は受信回路、8,9はア
ナログ/ディジタル変換回路(以下、A/Dと略称す
る)、11は受信電界強度検出部、12はメモリ(DR
AM)、13は演算処理部、14は本部サーバ2との間
で電波によりデータの送受を行うために無線機15に設
けたアンテナ、16は無線機15に接続されたモデム
(又はTA)、17はモデム16とバス18との間に設
けた入出力回路である。FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the terminal 4 shown in FIG. 1, wherein 7 is a receiving circuit, 8 and 9 are analog / digital conversion circuits (hereinafter abbreviated as A / D), Reference numeral 11 is a received electric field strength detection unit, 12 is a memory (DR
AM), 13 is an arithmetic processing unit, 14 is an antenna provided in the wireless device 15 for transmitting and receiving data to and from the headquarters server 2 by radio waves, 16 is a modem (or TA) connected to the wireless device 15, An input / output circuit 17 is provided between the modem 16 and the bus 18.
【0031】上記受信回路7は入出力端に夫々バンドパ
スフイルタ19,24を接続したダウンコンバータ20
と、基準発振器21と、シンセサイザ部22と、このシ
ンセサイザ部22の出力周波数を分周してクロック信号
を出力する分周器23と、I/Qコンバータ25を有す
る。又、上記演算処理部13は、夫々バス18に接続さ
れたCPU26、CPU27、CPU28と、バス18
に接続されたメモリ(RAM)29と、CPU27に接
続されたDSP30を有し、各CPU26〜CPU28
には夫々メモリ(ROM)26a〜28aが設けられて
いる。The receiving circuit 7 is a down converter 20 in which band pass filters 19 and 24 are connected to the input and output ends, respectively.
It has a reference oscillator 21, a synthesizer unit 22, a frequency divider 23 that divides the output frequency of the synthesizer unit 22 and outputs a clock signal, and an I / Q converter 25. Further, the arithmetic processing unit 13 includes a CPU 26, a CPU 27, a CPU 28 connected to the bus 18, and a bus 18 respectively.
A memory (RAM) 29 connected to the CPU 27 and a DSP 30 connected to the CPU 27.
Each of them is provided with a memory (ROM) 26a to 28a.
【0032】図3は図2を更に詳細に記載した構成図で
あり、図2と同一部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。本部サーバ2はGPS基準受信部31と、G
PSデータに含まれる航法データ抽出部32と、ドップ
ラ情報算出部33と、信号合成部36と、信号送受信部
37とを有する。FIG. 3 is a configuration diagram in which FIG. 2 is described in more detail. The same portions as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and duplicate description will be omitted. The headquarters server 2 includes a GPS reference receiving unit 31, a G
A navigation data extraction unit 32 included in the PS data, a Doppler information calculation unit 33, a signal synthesis unit 36, and a signal transmission / reception unit 37 are included.
【0033】端末4は受信電界強度検出部11の出力に
基づいてメモリ空間、相関計算の区間決定部41と、メ
モリ領域Sに接続された航法データ抽出部43と、通信
媒体5にスイッチ部47を介して接続されたデータ送受
信部48と、航法データ抽出部43の出力とデータ送受
信部48の出力とに接続されたドップラ情報抽出部45
と、メモリ領域Hに接続されたドップラ補正部46と、
データ送受信部48の出力と接続された航法データ抽出
部49と、メモリ領域Vの出力と、C/Aコード発生部
51とのデータを相関ピーク位置検出部52で検出する
ことにより得られる疑似距離とメモリ領域Vからの航法
データとで位置を計算する位置計算部57とを有する。The terminal 4 has a memory space based on the output of the received electric field strength detection unit 11, a section determination unit 41 for correlation calculation, a navigation data extraction unit 43 connected to the memory area S, and a switch unit 47 for the communication medium 5. And a Doppler information extraction unit 45 connected to the output of the navigation data extraction unit 43 and the output of the data transmission / reception unit 48.
And a Doppler correction unit 46 connected to the memory area H,
Pseudo distance obtained by detecting the data of the navigation data extraction section 49 connected to the output of the data transmission / reception section 48, the output of the memory area V, and the C / A code generation section 51 by the correlation peak position detection section 52. And a position calculation unit 57 for calculating a position with the navigation data from the memory area V.
【0034】なお、上記航法データ抽出部43から位置
計算部57の各部は夫々別個独立して設けるのではな
く、これ等各部の機能は例えばCPU26〜CPU28
及びDSP30を有する演算処理部13が行う。又、図
示例は説明を簡略化するためにCPUを3つ示している
が、実際は1つのCPUで行うことが可能である。The respective units from the navigation data extraction unit 43 to the position calculation unit 57 are not separately provided, but the functions of these units are, for example, CPU26 to CPU28.
And the arithmetic processing unit 13 having the DSP 30. Further, in the illustrated example, three CPUs are shown for the sake of simplification of the description, but in reality, one CPU can be used.
【0035】次に動作について説明する。図4は本部サ
ーバ2の動作を説明するフローチャートである。本部サ
ーバ2では、まず、GPS基準受信部31でGPS信号
を受信し(ステップST16)、次いでドップラ情報算
出部33でドップラを算出するとともに(ステップST
17)、航法データ抽出部32でGPS航法データを抽
出し(ステップST18)、しかる後、信号合成部36
で合成する。そして端末4からデータの要求があるとき
は信号送受信部37から上記ドップラと航法データを端
末4側へ送信する(ステップST19)。Next, the operation will be described. FIG. 4 is a flow chart for explaining the operation of the headquarters server 2. In the headquarters server 2, first, the GPS reference receiving unit 31 receives a GPS signal (step ST16), and then the Doppler information calculating unit 33 calculates Doppler (step ST16).
17), the navigation data extraction unit 32 extracts the GPS navigation data (step ST18), and then the signal synthesis unit 36.
To synthesize. When the terminal 4 requests data, the signal transmitting / receiving unit 37 transmits the Doppler and navigation data to the terminal 4 side (step ST19).
【0036】図5〜図7はGPS測位システム及びGP
S測位装置のそれぞれのCPUにおける動作を説明する
フローチャートである。端末4側では、まず、CPU2
6側において、アンテナ6を介してGPS信号を受信し
(ステップST21)、この受信したGPS信号を、受
信周波数変換回路20でシンセサイザ部22を介して供
給された基準発振器21の発振周波数によって所定の周
波数に変換した後、この受信周波数変換回路20の出力
をI/Q変換部25でI/Q変換し(ステップST2
2)、I信号とQ信号を取り出し、A/D変換回路8,
9でA/D変換する。5 to 7 show a GPS positioning system and GP.
It is a flow chart explaining operation in each CPU of the S positioning device. On the terminal 4 side, first, the CPU 2
On the 6 side, a GPS signal is received via the antenna 6 (step ST21), and the received GPS signal is given a predetermined frequency by the oscillation frequency of the reference oscillator 21 supplied via the synthesizer section 22 in the reception frequency conversion circuit 20. After converting to the frequency, the output of the reception frequency converting circuit 20 is I / Q converted by the I / Q converting section 25 (step ST2).
2), I signal and Q signal are taken out, A / D conversion circuit 8,
A / D conversion is performed at 9.
【0037】一方、この時の受信電界強度を受信電界強
度検出部11で検出し、電界レベル1(超微弱)、電界
レベル2、電界レベル3を選択し(ステップST23〜
ステップST25)、この選択された電界レベルに応じ
てメモリ区間τ1、メモリ区間τ2、メモリ区間τ3を
メモリ区間、相関計算の区間決定部41で決定し(ステ
ップST26〜ステップST28)、上記A/D変換回
路8,9を通ったGPS信号を決定された区間(時間)
メモリ12のメモリ領域Sに記憶し絶えず更新する(ス
テップST29)。On the other hand, the received electric field strength at this time is detected by the received electric field strength detector 11, and the electric field level 1 (ultra-weak), the electric field level 2 and the electric field level 3 are selected (steps ST23 to ST23).
In step ST25), the memory section τ1, the memory section τ2, and the memory section τ3 are determined by the memory section / correlation calculation section determination unit 41 according to the selected electric field level (steps ST26 to ST28), and the A / D is performed. The determined section (time) of the GPS signal passing through the conversion circuits 8 and 9
It is stored in the memory area S of the memory 12 and constantly updated (step ST29).
【0038】航法データ抽出部43はメモリ領域Sの内
容を読み出して航法データを抽出する。ドップラ情報抽
出部45では航法データ抽出部43からの信号からドッ
プラ情報を抽出し、又、データ送受信部48を介して本
部サーバ2からの信号からドップラ情報を抽出し、メモ
リ領域D29に記憶する。ドップラ補正部46はメモリ
領域D29のデータを読み取り(ステップST30)、
メモリ領域Sのデータをドップラ補正してメモリ領域H
に蓄積する(ステップST31)。The navigation data extraction unit 43 reads the contents of the memory area S and extracts navigation data. The Doppler information extraction unit 45 extracts Doppler information from the signal from the navigation data extraction unit 43, and also extracts the Doppler information from the signal from the headquarters server 2 via the data transmission / reception unit 48, and stores it in the memory area D29. The Doppler correction unit 46 reads the data in the memory area D29 (step ST30),
The data in the memory area S is Doppler-corrected and the memory area H
(Step ST31).
【0039】次いでCPU27側では、受信電界強度検
出部11で受信電界レベル1,2,3を検出し、電界強
度を記憶しているメモリ領域Lの内容を読み取り(ステ
ップST32)電界レベルが3ならば航法データ抽出部
43からの航法データが記憶されているメモリ領域Vの
データを読み取る(ステップST32b)。又、電界レ
ベルが1または2ならば本部サーバ2からの航法データ
を送受信部48、航法データ抽出部49を介して記憶さ
れたメモリ領域Vのデータを読み取る(ステップST3
2a)。そして、前記指定されたメモリ区間τ1、メモ
リ区間τ2、メモリ区間τ3に応じた区間でメモリ領域
HからGPS信号、メモリ領域Vから所定の航法データ
を取得する(ステップST33)。相関ピーク位置検出
部52において、メモリ領域HからのGPS信号をメモ
リ領域Vからの所定航法データで分断し、その1データ
(航法データ)区間内でC/AコードのPNフレーム2
0個相当分それぞれの対応したビットを加算し、加算し
たC/AコードとC/Aコード発生部51で発生させた
C/Aコードとの相関計算を上記区間内にわたり行う。
これをメモリ区間τ1、メモリ区間τ2、メモリ区間τ
3の区間にわたり行う(ステップST34)。Next, on the CPU 27 side, the received electric field strength detection unit 11 detects the received electric field levels 1, 2, and 3, and reads the contents of the memory area L storing the electric field strength (step ST32). For example, the data in the memory area V in which the navigation data from the navigation data extraction unit 43 is stored is read (step ST32b). Further, if the electric field level is 1 or 2, the navigation data from the headquarters server 2 is read via the transmission / reception unit 48 and the navigation data extraction unit 49 to read the data in the memory area V (step ST3).
2a). Then, GPS signals are obtained from the memory area H and predetermined navigation data are obtained from the memory area V in the sections corresponding to the specified memory section τ1, memory section τ2, and memory section τ3 (step ST33). In the correlation peak position detection unit 52, the GPS signal from the memory area H is divided by the predetermined navigation data from the memory area V, and the C / A code PN frame 2 is divided within the 1 data section (navigation data).
Corresponding bits of 0 corresponding bits are added, and the correlation calculation between the added C / A code and the C / A code generated by the C / A code generation unit 51 is performed over the above section.
This is memory section τ1, memory section τ2, memory section τ
This is performed over the section of 3 (step ST34).
【0040】そして、その後、相関ピーク値が最大にな
るように航法データを時間的にシフトし、同様の相関計
算を繰り返すことにより得られた相関ピーク位置を航法
データの極性反転の境目及び、疑似距離とするものであ
る。そして、航法データと疑似距離により自己位置計算
を行い出力する(ステップST35,ステップST4
0)。After that, the navigation data is temporally shifted so that the correlation peak value is maximized, and the correlation peak position obtained by repeating the same correlation calculation is used as the boundary of the polarity inversion of the navigation data and the pseudo. It is a distance. Then, the self-position is calculated and output based on the navigation data and the pseudo distance (step ST35, step ST4).
0).
【0041】又、CPU28側では、メモリ領域Lの内
容を読み取り(ステップST41)、電界レベル3以上
かを判断し(ステップST42)、YESであれば、ス
イッチ部47を切って本部サーバ2とは接続せず、デー
タのやり取りはしない(ステップST43)。NOであ
れば、スイッチ部47を接続して、本部サーバ2からデ
ータの取得を行い(ステップST44)、航法データは
メモリ領域VSに記憶し、ドップラ情報抽出部45によ
りドップラ情報は電界レベルに応じた区間メモリ領域D
に記憶する(ステップST45)。On the side of the CPU 28, the contents of the memory area L are read (step ST41), and it is judged whether or not the electric field level is 3 or more (step ST42). No connection is made and data is not exchanged (step ST43). If NO, the switch unit 47 is connected to obtain data from the headquarters server 2 (step ST44), the navigation data is stored in the memory area VS, and the Doppler information extraction unit 45 determines the Doppler information according to the electric field level. Section memory area D
(Step ST45).
【0042】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、受信電界の良否を判断し、受信電界が悪の場合のみ
本部サーバ2と通信を行うように構成したので、通信費
用を大幅に削減することができるとともに、相関ピーク
位置検出部により、多数のビット数よりなる規則的なC
/Aコードを、その周期毎に同一ビット位置の値を累積
加算し、この累積加算結果の増減の境目をデータ加算開
始位置として、C/Aコードを加算するように構成した
ので、従来の発明のように航法データの極性により積分
(累積加算)する時に、信号成分が互いに相殺されて感
度(S/N)向上に十分ではないという欠点を劇的に除
去でき、雑音に埋もれたC/Aコード、疑似距離を確実
に検出できるようになり、高感度のGPS測位システム
及びGPS測位装置を得ることができる。As described above, according to the first embodiment, the quality of the received electric field is determined, and the communication with the headquarter server 2 is performed only when the received electric field is bad. It is possible to reduce the number of bits, and the correlation peak position detection section allows the regular C consisting of a large number of bits to be reduced.
The values of the same bit position are cumulatively added to the / A code for each cycle, and the C / A code is added with the boundary of increase and decrease of the cumulative addition result as the data addition start position. When integrating (cumulative addition) depending on the polarity of the navigation data as described above, the disadvantages that the signal components cancel each other and are not sufficient for improving the sensitivity (S / N) can be dramatically eliminated, and the C / A buried in noise can be eliminated. The code and the pseudo distance can be detected with certainty, and a highly sensitive GPS positioning system and GPS positioning device can be obtained.
【0043】相関ピーク位置検出部52についての実施
例について詳細を以下記述する。この実施例は多数のビ
ット数よりなる規則的なC/Aコードを、任意の位置で
航法データの長さに分断し、各分断したC/Aコードを
同一ビット位置の値を累積加算し、この累積加算結果を
自己が検出した航法データあるいは本部サーバから受け
取った航法データに基づいて極性をあわせて加算し、こ
の加算結果とC/Aコードとで相関計算を行い、得られ
た相関ピーク位置をデータ加算開始位置とするものであ
る。図8は航法データ長がM個分のときの各PNフレー
ム数とチップ数の関係を示す。ここで航法データ1個分
は図のごとく20PNフレームからなり、又、1PNフ
レームは1023個のチップから成立する。ドップラ補
正後記憶されたGPS信号の1PNフレーム(C/Aコ
ード=PNコード)は1023個のチップ相当からな
る。GPS信号のC/Aコードは1023ビットからな
るがA/Dコンバータで、ディジタル化するとき標本化
の定理により情報を忠実に送るために倍以上の周波数で
標本化する必要が有る。そのため標本化サンプルはメモ
リ部S、メモリVには信号標本数は倍以上のサンプル数
からなっている。たとえば1023個のチップは102
3×2i(i=1,2,3)個のサンプル値として記憶
する。以下の説明においては、説明の簡略化のためC/
Aコードチップ単位を基準に説明する。The details of the embodiment of the correlation peak position detector 52 will be described below. In this embodiment, a regular C / A code composed of a large number of bits is divided into navigation data lengths at arbitrary positions, and the divided C / A codes are cumulatively added to the values at the same bit positions. The cumulative addition result is added together with polarities based on the navigation data detected by itself or the navigation data received from the headquarters server, correlation calculation is performed with the addition result and the C / A code, and the obtained correlation peak position Is the data addition start position. FIG. 8 shows the relationship between the number of PN frames and the number of chips when the navigation data length is M. Here, one piece of navigation data consists of 20 PN frames as shown in the figure, and one PN frame consists of 1023 chips. One PN frame (C / A code = PN code) of the GPS signal stored after Doppler correction consists of 1023 chips. The C / A code of the GPS signal is composed of 1023 bits, but it is necessary for the A / D converter to sample at a frequency more than twice in order to faithfully send information according to the sampling theorem when digitizing. Therefore, the number of sampled samples in the memory unit S and the number of signal samples in the memory V are more than double. For example, 1023 chips are 102
It is stored as 3 × 2i (i = 1, 2, 3) sample values. In the following description, C /
Description will be made based on the A code chip unit.
【0044】図5においてCPU26において衛星毎
に、メモリDから入手したドップラ情報(衛星毎のドッ
プラ周波数シフト)等を基に、ドップラ補正をする(ス
テップST30,ステップST31)。その値をメモリ
Hに蓄積する。図5のCPU27でドップラ補正した信
号について、多数のビット数よりなる規則的なC/Aコ
ードを、任意の位置で航法データの長さに分断し、分断
した先頭位置から順番に、C/Aコード(=1023ビ
ット)相当単位で飛び飛びの位置「信号標本位置(=1
023×2i,i=1,2,3)」の信号について、各
標本位置毎に、1データ(=20フレーム、=20×1
023ビット)長相当分だけ1次加算する。説明簡略化
のため、C/Aコードのチップ単位で以下説明する。記
憶されているGPSのデータは、このPNフレームが繰
り返す、連続する規則的なデータである。そして20M
SEC相当の航法データの極性によりC/Aコード(P
Nコード)も位相が逆転している。C/Aコードの位相
が逆転するときの先頭部分は航法データが変化するとき
の航法データの先頭部分と一致している。航法データ長
がM個分の時の関係図を図9に示す。図において、航法
データK番目の中のPNフレームj番目、そしてPNフ
レームi番目のチップを示しているところで任意の部分
から取り入れられ、所定時間相当(この実施例では航法
データM個分)メモリに記憶する。記憶されているデー
タの始まり部分はGPS信号のどのチップ部分からかは
分からない。図10はメモリに記憶されているデータ処
理の説明図である。外部または内部の航法データでGP
S信号(C/Aコード)を分断し航法データM個分メモ
リに記憶する。任意の部分から取り入れられた航法デー
タM個分のC/Aコードチップ合計1023*20*M
チップメモリに記憶されている。この時のメモリに入っ
ているデータの並びを行列形式で1023チップ分1行
分(IPN符号長相当)とり、これを航法データ分20
*M行取り出し1023列20*M列の行列で図10に
示す。ここでデータの1行1023列目の次のチップデ
ータは2行1列目のデータである。同様に2行1023
列の次は3行1列目である。この並び繰り返しM*20
行1023列までをあらわす。外部、又は内部から得た
航法データで任意にGPS信号(航法データ)を分断す
るとその先頭部分はメモリに記憶されているGPS信号
の位相が逆転する先頭部分(GPS信号の中に存在する
真の航法データの先頭部分)とは一般に一致しない。こ
の相関ピーク位置検出部は以下の方法によりこれを限り
なく一致させることを行うものである。In FIG. 5, the CPU 26 performs Doppler correction for each satellite based on the Doppler information (Doppler frequency shift for each satellite) obtained from the memory D (steps ST30 and ST31). The value is stored in the memory H. With respect to the signal Doppler-corrected by the CPU 27 in FIG. 5, a regular C / A code having a large number of bits is divided into the length of navigation data at an arbitrary position, and the C / A is sequentially divided from the divided start position. Positions scattered in units corresponding to code (= 1023 bits) “Signal sample position (= 1
023 × 2i, i = 1, 2, 3) ”, 1 data (= 20 frames, = 20 × 1) for each sample position.
(023 bits) Primary addition is performed by the amount corresponding to the length. For simplification of description, the following description will be made in units of C / A code chips. The stored GPS data is continuous regular data in which this PN frame repeats. And 20M
The C / A code (P
The phase of the N code is also reversed. The leading portion when the phase of the C / A code reverses coincides with the leading portion of the navigation data when the navigation data changes. FIG. 9 shows a relationship diagram when the length of navigation data is M. In the figure, the j-th PN frame and the i-th PN frame in the K-th navigation data are taken in from an arbitrary portion and stored in a memory corresponding to a predetermined time (in this embodiment, M navigation data). Remember. It is not known from which chip portion of the GPS signal the beginning of the stored data is. FIG. 10 is an explanatory diagram of data processing stored in the memory. GP with external or internal navigation data
The S signal (C / A code) is divided and stored for M navigation data in the memory. A total of M C / A code chips for navigation data imported from an arbitrary part 1023 * 20 * M
Stored in chip memory. At this time, the data in the memory is arranged in a matrix form for one row of 1023 chips (corresponding to the IPN code length), and this is set for the navigation data 20.
A matrix of * M rows fetched 1023 columns and 20 * M columns is shown in FIG. Here, the chip data next to the 1st row and 1023rd column of the data is the 2nd row and 1st column data. Similarly, line 2 1023
Next to the column is the third row and the first column. Repeat this sequence M * 20
Shows up to row 1023 columns. When the GPS signal (navigation data) is arbitrarily divided by the navigation data obtained from the outside or the inside, the beginning portion thereof is the beginning portion where the phase of the GPS signal stored in the memory is reversed (the true portion existing in the GPS signal It does not generally match the beginning part of the navigation data). The correlation peak position detection unit is to match the positions as much as possible by the following method.
【0045】以下、図11について具体的に説明する。
まず、図10において航法データDk で分断された20
行1023列の行列でのデータをHereinafter, FIG. 11 will be specifically described.
First, 20 divided by navigation data Dk in FIG.
Data in a matrix with rows 1023
【数1】
を数1で計算。S1 (D1 ),S2 (D1 ),…,Si (D
1 ),...S1023(D1 )それぞれとデータD1(=
−1または+1)との積を行い、
D1 *S1 (D1 ),D1 *S2 (D1 ),…,D1 *Si
(D1 ),...,D 1 *S1023(D1 )
を得る。次に、航法データD2 で分断されたデータで[Equation 1]
Is calculated by the number 1. S1 (D1 ), S2 (D1 ),…, Si (D
1 ) ,. . . S1023(D1 ) Each and data D1 (=
-1 or +1) and
D1 * S1 (D1 ), D1 * S2 (D1 ), ..., D1 * Si
(D1 ) ,. . . , D 1 * S1023(D1 )
To get Next, navigation data D2 With the data divided by
【数2】
を数2で計算。S1 (D2 ),S2 (D2 ),…,Si (D
2 ),...S1023(D2 )それぞれとデータD2 (=
−1または+1)との積を行い、
D2 *S1 (D2 ),D2 *S2 (D2 ),…,D2 *Si
(D2 ),...,D 2 *S1023(D2 )
を得る。同様にして航法データDM で分断されたデータ
で[Equation 2]
Is calculated by Equation 2. S1 (D2 ), S2 (D2 ),…, Si (D
2 ) ,. . . S1023(D2 ) Each and data D2 (=
-1 or +1) and
D2 * S1 (D2 ), D2 * S2 (D2 ), ..., D2 * Si
(D2 ) ,. . . , D 2 * S1023(D2 )
To get Similarly, navigation data DM Data divided by
so
【数3】
を数3で計算。S1 (DM ),S2 (DM ),…,Si (D
M ),...S1023(DM )それぞれとデータDM (=
−1または+1)との積を行い、
DM *S1 (DM ),DM *S2 (DM ),…,DM *Si
(DM ),...,D M *S1023(DM )
を得る。次に、[Equation 3]
Is calculated by Equation 3. S1 (DM ), S2 (DM ),…, Si (D
M ) ,. . . S1023(DM ) Each and data DM (=
-1 or +1) and
DM * S1 (DM ), DM * S2 (DM ), ..., DM * Si
(DM ) ,. . . , D M * S1023(DM )
To get next,
【数4】
ここで、C1 ,C2 ,C3 ,C4 ,…,C1023の並びの
データ群と、内部で発生したC/Aコードの1023個
との相関計算を行う(ステップST34)。相関計算値
の精度はサンプリング点を多く取ると精度は高くなる。
図12では、相関ピーク位置の精度を高める方法として
1ビット相当長当たり2つのサンプリング点を取った例
を示すもので、(a)は真のピークがサンプリング点の
中央に来ている場合、(b)は真のピークがサンプリン
グ点からわずかに外れていた場合、(c)は真のピーク
がサンプリング点と一致している場合である。なお、ピ
ーク位置Xp(サンプルポイントからのローカル位置)
を、Xp=P2/(P1+P2)・τ/2により求め
る。ここで、τは1ビット相当長である。[Equation 4] Here, the correlation calculation between the data group of the sequence of C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , ..., C 1023 and 1023 C / A codes generated internally is performed (step ST34). The accuracy of the correlation calculation value increases as the number of sampling points increases.
FIG. 12 shows an example in which two sampling points are taken per 1-bit equivalent length as a method of improving the accuracy of the correlation peak position. FIG. 12A shows a case where the true peak is located at the center of the sampling points. (b) is the case where the true peak is slightly off the sampling point, and (c) is the case where the true peak coincides with the sampling point. Peak position Xp (local position from sample point)
Is calculated by Xp = P2 / (P1 + P2) · τ / 2. Here, τ has a length equivalent to 1 bit.
【0046】しかる後、相関ピーク値は所定値以上かを
判断する(ステップST51)。ステップST51で判
断結果がYESであれば微調整モードとする。即ち航法
データをわずかに+Δnチップ,−Δnチップシフトさ
せながらそのピーク値がより大きくなるような収束点を
求める(ステップST52)。After that, it is judged whether the correlation peak value is a predetermined value or more (step ST51). If the decision result in the step ST51 is YES, the fine adjustment mode is set. That is, the navigation data is slightly shifted by + .DELTA.n chips and -.DELTA.n chips and a convergence point at which the peak value becomes larger is obtained (step ST52).
【0047】ステップ53で収束点であれば、上記相関
ピーク位置Xpを求めそのピーク最大位置(疑似距離)
を衛星番号に対応させて記憶する(ステップST5
4)。ステップST53がNOの場合は、わずかに+Δ
nチップ、−Δnチップシフトさせながら航法データの
位置を微調整を繰り返しステップST53で収束するま
で繰り返し所定値内に収束したら上記相関ピーク位置X
pを求め、そのピーク最大位置(疑似距離)を衛星番号
に対応させて記憶する(ステップST54)。If it is the convergence point in step 53, the correlation peak position Xp is obtained and the peak maximum position (pseudo distance) is obtained.
Is stored in association with the satellite number (step ST5
4). When step ST53 is NO, slightly + Δ
The position of the navigation data is finely adjusted while shifting by n chips and -Δn chips until the convergence is repeated within a predetermined value until it converges in step ST53.
p is calculated, and the peak maximum position (pseudo distance) is stored in association with the satellite number (step ST54).
【0048】一方、前記ステップST51の判断結果が
NOであれば、相関ピーク位置が検出できるように航法
データを1データ分毎に順次シフト、さらに+Δnチッ
プ、−Δnチップシフトしながら相関ピーク位置が所定
レベル以上になるまで、ステップST34,ステップS
T57を繰り返し行い、ステップST51の判断でYE
Sになるまで繰り返す。その繰り返しループの過程にお
いてステップST56で、そのシフト範囲が既定値を超
えたらステップST58でドップラ補正値が異常でない
かチェックを行う。ドップラ補正値が規定値以内ならド
ップラ補正値をステップST59で再読み込みチェック
修正し、ステップST54を繰り消す。その結果ステッ
プST58でドップラ補正値が既定値を超えていたら、
その衛星では検出不可として衛星番号とともに記憶し、
他の衛星の疑似距離を求める(ステップST60)。On the other hand, if the decision result in the step ST51 is NO, the navigation data is sequentially shifted by one data unit so that the correlation peak position can be detected, and further the correlation peak position is shifted by + Δn chips and −Δn chips. Step ST34, step S until the level exceeds a predetermined level.
T57 is repeated, and YE is determined by the judgment in step ST51.
Repeat until S. If the shift range exceeds the predetermined value in step ST56 in the process of the repeating loop, it is checked in step ST58 whether the Doppler correction value is abnormal. If the Doppler correction value is within the specified value, the Doppler correction value is reloaded, checked and corrected in step ST59, and step ST54 is repeated. As a result, if the Doppler correction value exceeds the default value in step ST58,
It is stored in the satellite together with the satellite number as undetectable,
The pseudo range of another satellite is obtained (step ST60).
【0049】なお、上記ステップST34,ステップS
T51〜ステップST54およびステップST56〜ス
テップST59は、相関ピーク位置をはっきりさせるた
めの処理部である。Incidentally, the above-mentioned steps ST34 and S
T51 to step ST54 and step ST56 to step ST59 are processing units for clarifying the correlation peak position.
【0050】以上のように、この実施の形態によれば、
多数のビット数よりなるPNフレームが連続する規則的
なC/Aコードを、任意の位置で航法データの長さに分
断し、各分断したC/Aコードを同一ビット位置の値を
累積加算し、この累積加算結果を自己が検出した航法デ
ータ、あるいは本部サーバから受け取った航法データに
基づいて極性をあわせて加算し、この加算結果とC/A
コードとで相関計算を行い、得られた相関ピーク位置を
データ加算開始位置としたことにより、航法データの極
性変化の影響を受けることなく、C/Aコードを効率よ
く累積加算することができ、たとえばトンネル、建物の
中等の受信感度の悪い場所においても確実にC/Aコー
ドを受信することができる。As described above, according to this embodiment,
A regular C / A code in which a PN frame consisting of a large number of bits is continuous is divided into lengths of navigation data at arbitrary positions, and the divided C / A codes are cumulatively added to the values at the same bit positions. , The cumulative addition result is added together with polarities based on the navigation data detected by itself or the navigation data received from the headquarters server, and the addition result and C / A are added.
By performing correlation calculation with the code and using the obtained correlation peak position as the data addition start position, the C / A code can be efficiently cumulatively added without being affected by the polarity change of the navigation data. For example, the C / A code can be reliably received even in a place where reception sensitivity is low, such as in a tunnel or a building.
【0051】以上説明した、この発明のGPS測位シス
テム及びGPS測位装置を、たとえば携帯電話機に搭載
し、このGPS測位システム及びGPS測位装置で検出
した位置をメモリから読み出した地図データ上に表示す
るように構成すれば、トンネル、建物の中等の受信感度
の悪い場所においても確実に使用できる極めて精度のよ
いナビゲーション機能を搭載した携帯電話機を得ること
ができる。The GPS positioning system and the GPS positioning device of the present invention described above are mounted on, for example, a mobile phone, and the position detected by the GPS positioning system and the GPS positioning device is displayed on the map data read from the memory. With this configuration, it is possible to obtain a mobile phone equipped with an extremely accurate navigation function that can be reliably used even in a place where reception sensitivity is poor, such as in a tunnel or a building.
【0052】他の実施の形態として、相関計算は、当然
のことながら、FFT計算およびIFFT計算を利用し
て、高速な演算を行なってもよい。他の実施の形態とし
て、以上のべた相関計算の代わりに、自己の発生したC
/Aコードと、受信したC/Aコードとの一致した個
数、又は一致度で計算してもよい。As another embodiment, as a matter of course, the correlation calculation may use FFT calculation and IFFT calculation to perform high-speed calculation. As another embodiment, in place of the above correlation calculation, the C generated by the self is generated.
The calculation may be performed by the number of coincidences between the A / A code and the received C / A code or the degree of coincidence.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、受信
電界強度を検出し、その受信電界強度の弱い場合のみ、
外部装置と通信してデータを受け取るように構成したの
で、従来のように常時外部装置と通信を行う場合に比べ
て、通信費用を大幅に低減することができる効果があ
る。As described above, according to the present invention, the received electric field strength is detected, and only when the received electric field strength is weak,
Since it is configured to communicate with an external device to receive data, there is an effect that the communication cost can be significantly reduced as compared with the conventional case where communication is always performed with the external device.
【図1】 この発明の実施の形態1によるGPS測位シ
ステム及びGPS測位装置の使用状態の概要を説明する
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a usage state of a GPS positioning system and a GPS positioning device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1に示した端末の具体的構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the terminal shown in FIG.
【図3】 図2の端末を更に詳細に示すブロック図であ
る。FIG. 3 is a block diagram showing the terminal of FIG. 2 in more detail.
【図4】 本部サーバの動作を説明するフローチャート
である。FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of the headquarters server.
【図5】 GPS測位システム及びGPS測位装置のC
PU26における動作を説明するフローチャートであ
る。FIG. 5 C of GPS positioning system and GPS positioning device
6 is a flowchart illustrating an operation of PU26.
【図6】 GPS測位システム及びGPS測位装置のC
PU27における動作を説明するフローチャートであ
る。FIG. 6 C of GPS positioning system and GPS positioning device
It is a flow chart explaining operation in PU27.
【図7】 GPS測位システム及びGPS測位装置のC
PU28における動作を説明するフローチャートであ
る。FIG. 7 C of GPS positioning system and GPS positioning device
It is a flow chart explaining operation in PU28.
【図8】 GPS信号(C/Aコード信号)のデータを
示す図である。FIG. 8 is a diagram showing data of a GPS signal (C / A code signal).
【図9】 GPS信号(C/Aコード信号)の構造を説
明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a structure of a GPS signal (C / A code signal).
【図10】 航法データの極性反転の境目を検出する手
法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a method of detecting a boundary of polarity reversal of navigation data.
【図11】 航法データの極性反転の境目を検出する手
法を説明するフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of detecting a boundary of polarity reversal of navigation data.
【図12】 2次加算結果とC/Aコードとの相関結果
(相関ピークデータ)の取り扱いに関する詳細な説明図
である。FIG. 12 is a detailed explanatory diagram regarding handling of a correlation result (correlation peak data) between the secondary addition result and the C / A code.
【図13】 C/Aコードの説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram of a C / A code.
【図14】 従来のGPS測位システム及びGPS測位
装置の構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional GPS positioning system and a GPS positioning device.
【図15】 従来のGPS測位システム及びGPS測位
装置におけるC/Aコード検出の仕方の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of how to detect a C / A code in a conventional GPS positioning system and GPS positioning device.
1 衛星、2 本部サーバ(外部装置)、4 端末(G
PS端末)、5 通信媒体、11 受信電界強度検出
部、52 相関ピーク位置検出部。1 satellite, 2 headquarters server (external device), 4 terminal (G
PS terminal) 5, communication medium, 11 received electric field strength detector, 52 correlation peak position detector.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−61979(JP,A) 特開 平6−148308(JP,A) 特開 平7−128431(JP,A) 特開 平8−146117(JP,A) 特開 平9−54150(JP,A) 米国特許5663734(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 5/00 - 5/14 H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-6-61979 (JP, A) JP-A-6-148308 (JP, A) JP-A-7-128431 (JP, A) JP-A-8- 146117 (JP, A) JP-A-9-54150 (JP, A) US Patent 5663734 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 5/00-5/14 H04B 7/24-7/26 H04Q 7/00-7/38
Claims (6)
るGPS測位方法であって、GPS信号を受信してその
受信電界の強さを検出する第1のステップ、この受信電
界が強い場合は前記GPS信号に基づきGPS端末自身
で得た航法データを選択し、前記受信電界が弱い場合は
前記GPS端末とは異なる外部装置で受信された前記G
PS信号に基づき得られる航法データを当該外部装置か
ら受信して選択する第2のステップ、この選択された航
法データに基づきGPS端末自身で受信したGPS信号
に含まれるデータ系列の極性反転の境目を特定し、当該
境目が特定されたデータ系列を用いて前記GPS端末の
位置を求める第3のステップを含むことを特徴とするG
PS測位方法。1. In a GPS terminal that receives GPS signals
A first step of receiving a GPS signal and detecting the strength of the received electric field , which is a GPS positioning method according to the above. When the received electric field is strong, the navigation data obtained by the GPS terminal itself based on the GPS signal is selected. and, if the reception electric field is weak
The G received by an external device different from the GPS terminal
Is the navigation data obtained based on the PS signal relevant to the external device?
The second step of receiving and selecting from the GPS signal received by the GPS terminal itself based on the selected navigation data
The polarity inversion boundary of the data series included in
G including a third step of obtaining the position of the GPS terminal using the data series with the specified boundary
PS positioning method.
極性を有するデータ系列を得る第4のステップ、前記G
PS信号から得られる航法データに基づいて極性変更を
行なうと共に前記データ系列の値をC/Aコード長相当
分毎の同一ビット相当位置で累積加算を行なう第5のス
テップ、この第5のステップの結果をもとにC/Aコー
ドを用いて相関計算する第6のステップ、この相関計算
により得られた相関ピーク値をもとに相関ピーク位置を
求める第7のステップ、この相関ピーク位置をもとにG
PS端末と前記C/Aコードに対応した衛星間の疑似距
離を求める第8のステップを含むことを特徴とする請求
項1記載のGPS測位方法。2. The third step comprises a fourth step of obtaining a polar data sequence from a GPS signal, and the G step.
Fifth step of performing the cumulative addition value of the data sequence at the same bit position corresponding to the C / A code length per equivalent with the polarity change on the basis of navigation data obtained from the PS signal, the fifth step The sixth step of calculating the correlation using the C / A code based on the result, the seventh step of obtaining the correlation peak position based on the correlation peak value obtained by this correlation calculation, and the correlation peak position And G
PS terminal and the GPS positioning method according to claim 1, wherein the eighth step, characterized in containing Mukoto obtaining a pseudo distance between the corresponding satellites in the C / A code.
て、GPS信号を受信してその受信電界の強さを検出す
る受信電界検出部、この受信電界が強い場合は前記GP
S信号に基づきGPS端末自身で得た航法データを選択
し、前記受信電界が弱い場合は前記GPS端末とは異な
る外部装置で受信された前記GPS信号に基づき得られ
る航法データを当該外部装置から受信して選択する選択
部、この選択された航法データに基づきGPS端末自身
で受信したGPS信号に含まれるデータ系列の極性反転
の境目を特定し、当該境目が特定されたデータ系列を用
いてGPS端末の位置を求める位置計算部を含むことを
特徴とするGPS端末。3. A GPS terminal for receiving a GPS signal
A reception electric field detector for receiving a GPS signal and detecting the strength of the reception electric field;
Select navigation data obtained by GPS terminal itself based on S signal
And, if the reception electric field is weak Unlike the GPS terminal
Obtained based on the GPS signal received by the external device
A selection unit that receives navigation data from the external device and selects the navigation data, and the GPS terminal itself based on the selected navigation data.
Inversion of the data sequence contained in the GPS signal received by
Of the boundary and the data series in which the boundary is identified is used.
A GPS terminal including a position calculation unit for obtaining the position of the GPS terminal.
を有するデータ系列を得るデータ系列入手部、前記GP
S信号から得られる航法データに基づいて極性変更を行
なうと共に前記データ系列の値をC/Aコード長相当分
毎の同一ビット相当位置で累積加算するデータ処理部、
この処理結果をもとにC/Aコードを用いて相関計算を
行なう相関計算部、この相関計算部で得られた相関ピー
ク位置をもとにGPS端末と前記C/Aコードに対応し
た衛星間との疑似距離を求める疑似距離計算部を含むこ
とを特徴とする請求項3記載のGPS端末。 4. The position calculation unit is a data sequence acquisition unit that obtains a data sequence having polarity from a GPS signal, and the GP.
A data processing unit for changing the polarity based on the navigation data obtained from the S signal and accumulatively adding the values of the data series at positions corresponding to the same bit for each C / A code length
A correlation calculation unit that performs a correlation calculation using the C / A code based on this processing result, and between the GPS terminal and the satellite corresponding to the C / A code based on the correlation peak position obtained by this correlation calculation unit. The GPS terminal according to claim 3, further comprising a pseudo-distance calculation unit that obtains a pseudo-distance with.
置とこの外部装置からの航法データを受信可能なGPS
端末とからなるGPS測位システムであって、前記GP
S端末は、GPS信号を受信してその受信電界の強さを
検出する受信電界検出部と、この受信電界が強い場合は
前記GPS信号に基づき前記GPS端末自身で得た航法
データを選択し、前記受信電界が弱い場合は前記外部装
置で受信された前記GPS信号に基づき得られる航法デ
ータを当該外部装置から受信して選択する選択部と、こ
の選択された航法データに基づきGPS端末自身で受信
したGPS信号に含まれるデータ系列の極性反転の境目
を特定し、当該境目が特定されたデータ系列を用いてG
PS端末の位置を求める位置計算部とからなることを特
徴とするGPS測位システム。5. An external device for obtaining navigation data from a GPS signal and a GPS capable of receiving navigation data from this external device.
A GPS positioning system comprising a terminal, the GP
The S terminal receives a GPS signal and detects the strength of the received electric field, and when the received electric field is strong, selects the navigation data obtained by the GPS terminal itself based on the GPS signal , If the received electric field is weak, the external device
Navigation data obtained based on the GPS signal received by the device.
The selection unit that receives and selects the data from the external device, and the GPS terminal itself receives the navigation data based on the selected navigation data.
Boundary of polarity inversion of data series included in GPS signal
Is specified, and G is determined using the data series in which the boundary is specified.
A GPS positioning system, comprising: a position calculator that determines the position of the PS terminal.
信号から極性を有するデータ系列を得るデータ系列入手
部と、前記GPS信号から得た航法データあるいは前記
GPS信号に基づき前記外部装置で得た航法データのう
ちいずれか一方に基づいて極性変更を行なうと共にデー
タ系列の値をC/Aコード長相当分毎の同一ビット相当
位置で累積加算するデータ処理部と、この処理結果をも
とにC/Aコードを用いて相関計算を行なう相関計算部
と、この相関計算部で得られた相関ピーク位置をもとに
GPS端末と前記C/Aコードに対応した衛星間との疑
似距離を求める疑似距離計算部とを含むことを特徴とす
る請求項5記載のGPS測位システム。6. The position calculation unit of the GPS terminal is a GPS
A data sequence obtaining unit that obtains a data sequence having a polarity from a signal, and a polarity change based on either navigation data obtained from the GPS signal or navigation data obtained by the external device based on the GPS signal. A data processing unit that cumulatively adds the values of the data series at positions corresponding to the same bit for each C / A code length, and a correlation calculation unit that performs correlation calculation using the C / A code based on this processing result, according to claim 5, characterized in that it comprises a pseudo distance calculator for obtaining pseudoranges correlation peak position obtained by the correlation calculation unit and between satellites corresponding to the C / a code and the GPS terminal based on GPS positioning system.
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