JP3571806B2

JP3571806B2 - GPS receiver

Info

Publication number: JP3571806B2
Application number: JP15655795A
Authority: JP
Inventors: 利洋川添; 行雄横井; 頼久諏訪
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JPH095418A

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（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ、以下、ＧＰＳシステムともいう）において使用されるＧＰＳ受信装置に関し、一層詳細には、ＧＰＳ衛星の不健康状態を示すヘルス情報を受信するまでの時間遅れによらず、不健康状態の衛星を検出することのできるＧＰＳ受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全世界的衛星航法システムにおける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疑似雑音信号（以下、ＰＮコードという）と、５０ビット／秒、全ビット数１５００ビットを主フレームとする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ＧＰＳ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、航法データに同期している。ＧＰＳ受信装置において、受信点の位置の計測は、３個以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信し、各ＧＰＳ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ＧＰＳ電波に重畳された各衛星固有のＰＮコードを追尾し、航法データを受信して、ＧＰＳ衛星に搭載した時計による衛星時刻で測った当該航法データの送信時からＧＰＳ受信装置による受信までの時刻差を検出し、航法データの復調、解読を行う。
【０００４】
航法データには、利用者側（ＧＰＳ受信装置側）が測位を行うために必要となるＧＰＳ衛星の軌道情報、電離層の補正係数等の他、ＧＰＳ衛星の不健康状態を示すヘルス情報が含まれている。ヘルス情報は、ＧＰＳ衛星上の機器の不具合や、軌道データの異常、送信出力の低下が生じた場合に、当該ＧＰＳ衛星が不健康状態であることを通知する情報であり、ＧＰＳ受信装置ではこのヘルス情報を解読して、当該ＧＰＳ衛星からの信号の採否を決定する。
【０００５】
従来のＧＰＳ受信装置は、図２に示す如く、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号はアンテナ部１で受信され、周波数変換／増幅部２に供給される。周波数変換／増幅部２は、ＴＣＸＯ（温度補償型クリスタル発振器）４の出力に基づいて基準信号合成部３により作成された基準信号が入力され、アンテナ部１で受信したＧＰＳ衛星信号を増幅するとともに、増幅したＧＰＳ衛星信号を処理の容易な中間周波信号に周波数変換する。
【０００６】
周波数変換されたＧＰＳ衛星信号は、初期値設定部８において設定された初期値とともに航法データ復調部５、衛星時刻／衛星周波数計測部６に供給される。航法データ復調部５によってＧＰＳ衛星信号から航法データが復調され、軌道データ収集部７により、ＧＰＳ衛星の軌道データが解読される。一方、衛星時刻／衛星周波数計測部６は、衛星時刻で測ったＧＰＳ衛星信号の送信時刻およびドップラ周波数を計測し、その結果は測位演算部９に供給される。
【０００７】
測位演算部９においては、軌道データ収集部７から供給されるＧＰＳ衛星の軌道データと、ＧＰＳ衛星信号の送信時刻、ドップラ周波数および計測時刻（ＧＰＳ衛星の送信時刻を計測したＧＰＳ受信装置の計測時刻）を航法方程式に代入し、ＧＰＳ受信装置の位置、速度、すなわちユーザ位置、ユーザ速度を算出する。測位演算部９により算出された位置データは、位置データ出力部１０において表示装置に出力される。
【０００８】
ＧＰＳシステムにおいては、地球上に打ち上げられている各ＧＰＳ衛星に設けられた機器の異常、軌道の異常やＧＰＳ衛星信号の出力の状況等、ＧＰＳ衛星の健康状態を監視する地上局が複数設置されている。前述したように、ＧＰＳ衛星に設けられた機器の不具合や、軌道データの異常、送信出力の低下が生じた場合には、当該ＧＰＳ衛星が不健康状態であることを通知するため、各ＧＰＳ衛星から送信される航法データ中にヘルス情報として挿入され、ＧＰＳ受信装置において解読することにより、当該ＧＰＳ衛星信号の採否を決定することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ＧＰＳ衛星の健康状態を監視する地上局において、各ＧＰＳ衛星に設けられた機器の異常、軌道の異常やＧＰＳ衛星信号の出力の異常等を察知し、当該異常を生じたＧＰＳ衛星の航法データ中のヘルス情報を更新するために、現状では３０分程度の時間を要している。従って、各ＧＰＳ受信装置において、ＧＰＳ衛星からのヘルス情報によって、不健康状態のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号であると認識できるのは、ＧＰＳ衛星に異常が生じてから３０分経過後以降になる。
【００１０】
しかしながら、従来のＧＰＳ受信装置においては、ＧＰＳ衛星が異常状態となってから、当該ＧＰＳ衛星の不健康状態を示すヘルス情報を受信するまでの間に、ＧＰＳ衛星の健康、不健康を判定する手段を有しておらず、この間、ＧＰＳ受信装置における測位に、異常状態のＧＰＳ信号を使用することになり、測位した位置データが位置飛びを起こす等の不都合を生じていた。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであって、
ＧＰＳ衛星の不健康状態を示すヘルス情報を受信するまでの時間遅れによらず、不健康状態のＧＰＳ衛星を検出することのできるＧＰＳ受信装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、本発明は、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号を受信して航法データを復調するとともに、ＧＰＳ衛星までの疑似距離を測定し、復調された航法データ、疑似距離に基づいてユーザ位置データを演算するＧＰＳ受信装置において、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号を受信するアンテナ部と、前記アンテナ部で受信されたＧＰＳ衛星信号を増幅するとともに、増幅したＧＰＳ衛星信号を中間周波信号に周波数変換する周波数変換／増幅部と、前記周波数変換／増幅部により増幅、周波数変換されたＧＰＳ衛星信号から航法データを復調する航法データ復調部と、衛星時刻とドップラ周波数を計測する衛星時刻／衛星周波数計測部と、前記航法データ復調部により復調された航法データからＧＰＳ衛星の軌道データを収集する軌道データ収集部と、前記軌道データ収集部により収集されたＧＰＳ衛星の軌道データと、前記衛星時刻／衛星周波数計測部により計測された衛星時刻およびドップラ周波数とＧＰＳ受信装置に設けられた時計手段により得た時刻とから、ユーザ位置データおよびＧＰＳ衛星位置データを演算する測位演算部と、前記測位演算部により測位されたユーザ位置データおよびＧＰＳ衛星位置データから、ＧＰＳ衛星の仰角を算出する仰角枠判定部と、ＧＰＳ受信装置においてＧＰＳ衛星信号を受信し得るＧＰＳ衛星の仰角を予め設定した初期値設定部と、前記測位演算部により測位されたユーザ位置データを出力する位置データ出力部とを備え、前記仰角枠判定部により算出したＧＰＳ衛星の仰角が、前記初期値設定部に設定した仰角以下の場合、初期値設定部に設定された前記ＧＰＳ衛星選択のための初期値として、前記ＧＰＳ衛星を選択する以前のＧＰＳ衛星選択のための値を設定し、再度ＧＰＳ衛星の選択を行い、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号を受信して航法データを復調するとともに、ＧＰＳ衛星までの疑似距離を測定し、前記仰角枠判定部により算出したＧＰＳ衛星の仰角が、前記初期値設定部に設定した仰角以下の場合、当該ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を不採用とすることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明に係るＧＰＳ受信装置では、ＧＰＳ衛星から送出された信号をアンテナ部において受信し、このアンテナ部で受信されたＧＰＳ衛星信号は、周波数変換／増幅部において増幅するとともに、増幅したＧＰＳ衛星信号を処理の容易な中間周波信号に周波数変換する。
【００１４】
前記周波数変換／増幅部により増幅、周波数変換されたＧＰＳ衛星信号は、航法データ復調部および衛星時刻／衛星周波数計測部に供給され、航法データ復調部において航法データを復調し、衛星時刻／衛星周波数計測部において衛星時刻とドップラ周波数を計測する。
【００１５】
前記航法データ復調部により復調された航法データは、軌道データ収集部に送出され、ＧＰＳ衛星の軌道データが収集される。この軌道データと、前記衛星時刻／衛星周波数計測部により計測された衛星時刻およびドップラ周波数とＧＰＳ受信装置に設けられた時計手段により得た時刻とが測位演算部に供給され、この測位演算部においてユーザ位置データおよびＧＰＳ衛星位置データが算出される。
【００１６】
測位演算部により測位されたユーザ位置データおよびＧＰＳ衛星位置データは、仰角枠判定部に送出され、ＧＰＳ衛星の仰角が算出される。仰角枠判定部において算出されたＧＰＳ衛星の仰角は、初期値設定部に設定されたＧＰＳ衛星の仰角と比較され、仰角枠判定部により算出したＧＰＳ衛星の仰角が、初期値設定部に設定した仰角以下の場合、当該ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を不採用とする。
【００１７】
仰角枠判定部により算出したＧＰＳ衛星の仰角が、初期値設定部に設定した仰角を超えている場合、当該ＧＰＳ衛星を健康状態と判定し、前記測位演算部により測位されたユーザ位置データは位置データ出力部から出力される。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１は本実施例に係るＧＰＳ受信装置２０の構成を示すブロック図である。ＧＰＳ受信装置２０は、ＧＰＳ衛星から送出された信号を受信するアンテナ部２２と、アンテナ部２２で受信されたＧＰＳ衛星信号を増幅するとともに、増幅したＧＰＳ衛星信号を処理の容易な中間周波信号に周波数変換する周波数変換／増幅部２４とを有する。周波数変換／増幅部２４には、ＴＣＸＯ２８の出力に基づいて基準信号合成部２６により作成される基準信号が入力され、アンテナ部１で受信したＧＰＳ衛星信号を増幅するとともに、増幅したＧＰＳ衛星信号を中間周波信号に周波数変換する。
【００２０】
ＧＰＳ受信装置２０は、また、周波数変換／増幅部２４により増幅および周波数変換されたＧＰＳ衛星信号と初期値設定部３６において設定された初期値とから航法データを復調する航法データ復調部３０と、衛星時刻とドップラ周波数を計測する衛星時刻／衛星周波数計測部３２と、航法データ復調部３０により復調された航法データから、ＧＰＳ衛星の軌道データを収集する軌道データ収集部３４と、軌道データ収集部３４により収集されたＧＰＳ衛星の軌道データと、衛星時刻／衛星周波数計測部３２により計測された衛星時刻およびドップラ周波数とＧＰＳ受信装置２０に設けられた時計手段により得た時刻とから、当該ＧＰＳ受信装置２０の位置データ（ユーザ位置データ）およびＧＰＳ衛星位置データを演算する測位演算部３８と、測位演算部３８により測位されたユーザ位置データおよびＧＰＳ衛星位置データとから、ＧＰＳ衛星の仰角を算出する仰角枠判定部４０と、予めＧＰＳ衛星の仰角を設定した初期値設定部３６と、測位演算部３８により測位されたユーザ位置データを出力する位置データ出力部４２とから構成される。
【００２１】
以上のように構成されるＧＰＳ受信装置２０における測位は次のように行われ、ヘルス情報が更新される以前であっても、不健康状態のＧＰＳ衛星を判定することにより、そのＧＰＳ衛星からの受信信号を不採用とし、測位を行うことができる。
【００２２】
先ず、本実施例に係るＧＰＳ受信装置２０では、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号をアンテナ部２２において受信し、このアンテナ部２２で受信されたＧＰＳ衛星信号は、周波数変換／増幅部２４に供給される。周波数変換／増幅部２４は、ＴＣＸＯ２８の出力に基づいて基準信号合成部２６により作成される基準信号が入力され、アンテナ部２２で受信したＧＰＳ衛星信号を増幅するとともに、増幅したＧＰＳ衛星信号を処理の容易な中間周波信号に周波数変換する。
【００２３】
周波数変換／増幅部２４により増幅および周波数変換されたＧＰＳ衛星信号は、航法データ復調部３０および衛星時刻／衛星周波数計測部３２に供給される。航法データ復調部３０では、周波数変換されたＧＰＳ衛星信号から航法データ、すなわち、当該ＧＰＳ衛星の軌道情報、電離層の補正係数等の情報を復調し、衛星時刻／衛星周波数計測部３２では、周波数変換されたＧＰＳ衛星信号から衛星時刻、ドップラ周波数を計測する。
【００２４】
航法データ復調部３０により復調された航法データ、すなわち、当該ＧＰＳ衛星の軌道情報、電離層の補正係数等の情報は軌道データ収集部３４において収集され、測位演算部３８に供給され、また、衛星時刻／衛星周波数計測部３２により計測された衛星時刻およびドップラ周波数とＧＰＳ受信装置２０に設けられた時計手段により得た時刻とが測位演算部３８に供給される。
【００２５】
測位演算部３８では、軌道データ収集部３４から供給されるＧＰＳ衛星の軌道データと、衛星時刻／衛星周波数計測部３２から供給されるＧＰＳ衛星の送信時刻、ドップラ周波数および計測時刻（ＧＰＳ受信装置に設けられた時計手段により得た、ＧＰＳ衛星の送信時刻を計測した時刻）を所定の航法方程式に代入し、ＧＰＳ受信装置の位置、速度すなわちユーザ位置、ユーザ速度を算出し、算出された位置データは、位置データ出力部４２において表示装置に出力される。
【００２６】
ＧＰＳ受信装置２０において受信したＧＰＳ衛星に異常がない場合の通常の測位は以上のように行われる。また、ＧＰＳ衛星に異常が発生し、当該ＧＰＳ衛星から送信される航法データのヘルス情報に、不健康状態であることを示す情報が書き込まれている場合には、当然航法データ復調部３０において復調した際に、当該ＧＰＳ衛星に異常があることが検出でき、当該ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を不採用とすることができる。
【００２７】
一方、ＧＰＳ衛星に異常が発生している場合において、当該ＧＰＳ衛星から送信される航法データのヘルス情報が変更されるまでの間は、ＧＰＳ受信装置２０は、次のようにしてＧＰＳ衛星の不健康状態を推定する。
【００２８】
すなわち、測位演算部３８により算出されたＧＰＳ受信装置２０およびＧＰＳ衛星の位置データが仰角枠判定部４０に供給され、ＧＰＳ衛星の仰角が算出される。ＧＰＳ受信装置２０の位置をＵ_ｘ、Ｕ_ｙ、Ｕ_ｚ、ＧＰＳ衛星の位置をＸ_ｓ、Ｙ_ｓ、Ｚ_ｓ、但し、Ｘ、Ｙ、ＺはそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とすると、ＧＰＳ受信装置２０（ユーザ位置）から見たＧＰＳ衛星の仰角ｈ（度）は、
【００２９】
【数１】

【００３０】
により求められる。
【００３１】
仰角枠判定部４０により算出されたＧＰＳ衛星の仰角ｈは、初期値設定部３６に供給される。初期値設定部３６には、ＧＰＳ受信装置２０で受信し得るＧＰＳ衛星の最小仰角が予め設定してある。この仰角は、ＧＰＳ受信装置２０からＧＰＳ衛星を見る最小の視野角ということができ、仰角枠判定部４０で算出されたＧＰＳ衛星の仰角が、ＧＰＳ受信装置２０からＧＰＳ衛星を見る最小の視野角より小の場合は、そのような視野角にあるＧＰＳ衛星からＧＰＳ衛星信号を受信することは不可能であるから、測位演算部３８によって算出したユーザ位置が誤っていることになる。従って、初期値設定部３６は、航法データ復調部３０、衛星時刻／衛星周波数計測部３２にフィードバックし、当該ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を測位において採用しないようにする。
【００３２】
ここで、初期値設定部３６に設定される最小仰角は一定値としており、ＧＰＳ受信装置２０においてＧＰＳ衛星を見ることのできる最小の視野角としてあり、論理的には０度を設定すればよい。現実的には、ＧＰＳ受信装置２０の周囲に存在する建築物や、地形を考慮し、５度程度の値とすることが好ましい。
【００３３】
また、算出したＧＰＳ衛星の仰角が、設定した視野角以下となった場合、当該ＧＰＳ衛星を直ちに不健康状態のＧＰＳ衛星と判定してもよいが、他の原因による測位誤りである可能性もあり、初期値設定部３６において設定してあるＧＰＳ衛星選択のための初期値は以前の値を使用し、再度ＧＰＳ衛星の選択を行い、ＧＰＳ衛星信号を受信、航法データ復調を行い、新たにヘルス信号中に不健康衛星として登録されたＧＰＳ衛星の有無をチェックし、不健康衛星があれば、当該ＧＰＳ衛星を不健康衛星としてＧＰＳ受信装置２０側に登録して、その後、再測位をするよう構成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るＧＰＳ受信装置によれば、ＧＰＳ衛星が異常状態となってから、当該ＧＰＳ衛星の不健康状態を示すヘルス情報を受信するまでの時間遅れによらず、不健康状態のＧＰＳ衛星を検出することが可能であり、異常状態のＧＰＳ衛星信号を使用することなくＧＰＳ受信装置における測位を行うことができ、測位した位置データが位置飛びを起こす等の不都合が防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来のＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２０…ＧＰＳ受信装置２２…アンテナ部
２４…周波数変換／増幅部２６…基準信号合成部
２８…ＴＣＸＯ３０…航法データ復調部
３２…衛星時刻／衛星周波数計測部３４…軌道データ収集部
３６…初期値設定部３８…測位演算部
４０…仰角枠判定部４２…位置データ出力部[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a GPS receiver used in a global satellite navigation system (hereinafter, also referred to as a GPS system), and more particularly to a GPS receiver for receiving health information indicating an unhealthy state of a GPS satellite. The present invention relates to a GPS receiver capable of detecting an unhealthy satellite regardless of a time delay.
[0002]
[Prior art]
A GPS receiver in a global satellite navigation system receives GPS radio waves transmitted from a plurality of GPS satellites, and generates a pseudo noise signal (hereinafter, referred to as a PN code) superimposed on the radio waves, 50 bits / sec. The position where the GPS receiver is placed is measured based on navigation data having a total frame number of 1500 bits as a main frame.
[0003]
As is well known, the PN code is a code string composed of a chip rate of 1.023 MHz and one cycle of 1023 chips, and has a code string unique to each GPS satellite. The repetition period of the PN code is 1 msec. And is synchronized with the navigation data. In the GPS receiver, the position of the receiving point is measured by receiving GPS radio waves from three or more GPS satellites and measuring the distance between each GPS satellite and the receiving point. Tracking the PN code unique to each satellite superimposed on each GPS radio wave, receiving the navigation data, and receiving the navigation data measured by the clock mounted on the GPS satellite from the time of transmission of the navigation data to the reception by the GPS receiver. Detects the time difference up to and demodulates and decodes navigation data.
[0004]
The navigation data includes GPS satellite orbit information, ionospheric correction coefficients, etc., necessary for the user side (GPS receiver side) to perform positioning, and health information indicating an unhealthy state of the GPS satellites. I have. The health information is information for notifying that the GPS satellite is in an unhealthy state when a malfunction of a device on the GPS satellite, an abnormality in orbit data, or a decrease in transmission output occurs. The information is decoded to determine whether to accept the signal from the GPS satellite.
[0005]
In the conventional GPS receiver, as shown in FIG. 2, a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite is received by an antenna unit 1 and supplied to a frequency conversion / amplification unit 2. The frequency conversion / amplification unit 2 receives the reference signal generated by the reference signal synthesis unit 3 based on the output of the TCXO (temperature compensated crystal oscillator) 4 and amplifies the GPS satellite signal received by the antenna unit 1. The frequency of the amplified GPS satellite signal is converted to an intermediate frequency signal which can be easily processed.
[0006]
The frequency-converted GPS satellite signal is supplied to the navigation data demodulating unit 5 and the satellite time / satellite frequency measuring unit 6 together with the initial value set in the initial value setting unit 8. Navigation data is demodulated from the GPS satellite signal by the navigation data demodulation unit 5, and the orbit data of the GPS satellite is decoded by the orbit data collection unit 7. On the other hand, the satellite time / satellite frequency measurement unit 6 measures the transmission time and Doppler frequency of the GPS satellite signal measured by the satellite time, and the result is supplied to the positioning calculation unit 9.
[0007]
In the positioning operation unit 9, the orbit data of the GPS satellite supplied from the orbit data collection unit 7, the transmission time of the GPS satellite signal, the Doppler frequency and the measurement time (the measurement time of the GPS receiving device that measured the transmission time of the GPS satellite) ) Is substituted into the navigation equation to calculate the position and speed of the GPS receiver, that is, the user position and user speed. The position data calculated by the positioning calculation unit 9 is output to a display device by a position data output unit 10.
[0008]
In the GPS system, a plurality of ground stations are installed to monitor the health status of the GPS satellites, such as abnormalities in equipment provided in each GPS satellite launched on the earth, orbital abnormalities, and output status of GPS satellite signals. ing. As described above, when a malfunction of a device provided in a GPS satellite, an abnormality in orbit data, or a decrease in transmission output occurs, each GPS satellite notifies the GPS satellite that it is in an unhealthy state. By inserting the information as health information into the transmitted navigation data and decoding it in the GPS receiver, it is possible to determine whether or not to adopt the GPS satellite signal.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
A ground station that monitors the health status of GPS satellites detects abnormalities in equipment provided in each GPS satellite, orbital abnormalities, abnormalities in the output of GPS satellite signals, and the like. At present, it takes about 30 minutes to update the health information. Therefore, each GPS receiver can recognize the GPS satellite signal from the unhealthy GPS satellite based on the health information from the GPS satellite only after 30 minutes have passed since the abnormality occurred in the GPS satellite.
[0010]
However, the conventional GPS receiving apparatus has a means for determining whether the GPS satellite is healthy or unhealthy from when the GPS satellite becomes abnormal to when the health information indicating the unhealthy state of the GPS satellite is received. However, during this time, the GPS signal in the abnormal state is used for positioning in the GPS receiving apparatus, which causes inconveniences such as a jump in position of the measured position data.
[0011]
The present invention has been made to solve such a conventional problem,
It is an object of the present invention to provide a GPS receiver capable of detecting an unhealthy GPS satellite regardless of a time delay until receiving health information indicating an unhealthy state of a GPS satellite.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention receives a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite, demodulates navigation data, measures a pseudo distance to the GPS satellite, and decodes the demodulated navigation data and pseudo data. In a GPS receiving apparatus that calculates user position data based on a distance, an antenna unit for receiving a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite, an amplifying GPS satellite signal received by the antenna unit, and an amplified GPS satellite A frequency conversion / amplification unit for converting a signal into an intermediate frequency signal, a navigation data demodulation unit for demodulating navigation data from a GPS satellite signal amplified and frequency-converted by the frequency conversion / amplification unit, and a satellite time and Doppler frequency. The satellite time / satellite frequency measurement unit to be measured and the GPS satellite data from the navigation data demodulated by the navigation data demodulation unit. Orbit data collecting unit for collecting the orbit data of the GPS satellites, the orbit data of the GPS satellites collected by the orbit data collecting unit, the satellite time and Doppler frequency measured by the satellite time / satellite frequency measuring unit, and the GPS receiver. A positioning calculation unit for calculating user position data and GPS satellite position data from the time obtained by the provided clock means; and an elevation angle of a GPS satellite from the user position data and GPS satellite position data measured by the positioning calculation unit. , An elevation frame determination unit that calculates the elevation angle, an initial value setting unit that presets the elevation angle of a GPS satellite that can receive a GPS satellite signal in a GPS receiver, and position data that outputs user position data measured by the positioning calculation unit An output unit, wherein the elevation angle of the GPS satellite calculated by the elevation frame determination unit is set to the initial value setting unit. If: the set elevation, as an initial value for the GPS satellites selected set to the initial value setting unit sets the value for the previous GPS satellite selection of selecting the GPS satellites, the selection of GPS satellites again The GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite is received, the navigation data is demodulated, the pseudo distance to the GPS satellite is measured, and the elevation angle of the GPS satellite calculated by the elevation angle frame determination unit is set to the initial value. When the angle of elevation is equal to or less than the elevation angle set in the setting unit, a GPS satellite signal from the GPS satellite is not adopted.
[0013]
[Action]
In the GPS receiver according to the present invention, the signal transmitted from the GPS satellite is received by the antenna unit, and the GPS satellite signal received by the antenna unit is amplified by the frequency conversion / amplification unit and the amplified GPS satellite signal Is converted to an intermediate frequency signal which is easy to process.
[0014]
The GPS satellite signal amplified and frequency-converted by the frequency conversion / amplification unit is supplied to a navigation data demodulation unit and a satellite time / satellite frequency measurement unit, and the navigation data demodulation unit demodulates the navigation data and outputs the satellite time / satellite frequency. The measuring unit measures satellite time and Doppler frequency.
[0015]
The navigation data demodulated by the navigation data demodulation unit is sent to an orbit data collection unit, and the orbit data of a GPS satellite is collected. The orbit data, the satellite time and the Doppler frequency measured by the satellite time / satellite frequency measurement unit, and the time obtained by the clock means provided in the GPS receiver are supplied to a positioning calculation unit. User position data and GPS satellite position data are calculated.
[0016]
The user position data and the GPS satellite position data measured by the positioning operation unit are sent to the elevation frame determination unit, and the elevation angle of the GPS satellite is calculated. The elevation angle of the GPS satellite calculated by the elevation frame determination unit is compared with the elevation angle of the GPS satellite set in the initial value setting unit, and the elevation angle of the GPS satellite calculated by the elevation frame determination unit is set in the initial value setting unit. If the angle is less than the elevation angle, the GPS satellite signal from the GPS satellite is not adopted.
[0017]
When the elevation angle of the GPS satellite calculated by the elevation frame determination unit exceeds the elevation angle set in the initial value setting unit, the GPS satellite is determined to be in a healthy state, and the user position data determined by the positioning calculation unit is the position. Output from the data output unit.
[0018]
【Example】
Embodiments of the GPS receiver according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
[0019]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the GPS receiver 20 according to the present embodiment. The GPS receiving device 20 includes an antenna unit 22 for receiving a signal transmitted from a GPS satellite, an amplifying GPS satellite signal received by the antenna unit 22, and converting the amplified GPS satellite signal into an intermediate frequency signal that can be easily processed. And a frequency conversion / amplification unit 24 for performing frequency conversion. The frequency conversion / amplification unit 24 receives a reference signal created by the reference signal synthesis unit 26 based on the output of the TCXO 28, amplifies the GPS satellite signal received by the antenna unit 1, and converts the amplified GPS satellite signal. Frequency conversion to an intermediate frequency signal.
[0020]
The GPS receiving device 20 further includes a navigation data demodulation unit 30 that demodulates navigation data from the GPS satellite signal amplified and frequency-converted by the frequency conversion / amplification unit 24 and the initial value set in the initial value setting unit 36. A satellite time / satellite frequency measurement unit 32 for measuring satellite time and Doppler frequency; an orbit data collection unit 34 for collecting orbit data of GPS satellites from navigation data demodulated by the navigation data demodulation unit 30; and an orbit data collection unit From the orbit data of the GPS satellites collected by the GPS receiver 34, the satellite time and Doppler frequency measured by the satellite time / satellite frequency measuring unit 32, and the time obtained by the clock means provided in the GPS receiver 20, the GPS reception is performed. Positioning calculation unit 38 for calculating the position data (user position data) of the device 20 and the GPS satellite position data An elevation frame determination unit 40 that calculates the elevation angle of the GPS satellite from the user position data and the GPS satellite position data measured by the positioning calculation unit 38, an initial value setting unit 36 that previously sets the elevation angle of the GPS satellite, A position data output unit 42 for outputting user position data measured by the calculation unit 38.
[0021]
Positioning in the GPS receiving apparatus 20 configured as described above is performed as follows. Even before the health information is updated, reception from the GPS satellite is determined by determining an unhealthy GPS satellite. Positioning can be performed by rejecting the signal.
[0022]
First, in the GPS receiver 20 according to the present embodiment, the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite is received by the antenna unit 22, and the GPS satellite signal received by the antenna unit 22 is transmitted to the frequency conversion / amplification unit 24. Supplied. The frequency conversion / amplification unit 24 receives the reference signal generated by the reference signal synthesis unit 26 based on the output of the TCXO 28, amplifies the GPS satellite signal received by the antenna unit 22, and processes the amplified GPS satellite signal. Frequency conversion into an intermediate frequency signal that is easy to perform.
[0023]
The GPS satellite signal amplified and frequency-converted by the frequency conversion / amplification unit 24 is supplied to a navigation data demodulation unit 30 and a satellite time / satellite frequency measurement unit 32. The navigation data demodulation unit 30 demodulates navigation data, that is, information such as the orbit information of the GPS satellite and the ionospheric correction coefficient from the frequency-converted GPS satellite signal, and the satellite time / satellite frequency measurement unit 32 performs the frequency conversion. The satellite time and Doppler frequency are measured from the obtained GPS satellite signal.
[0024]
The navigation data demodulated by the navigation data demodulation unit 30, that is, the orbit information of the GPS satellite and the information such as the ionospheric correction coefficient are collected by the orbit data collection unit 34 and supplied to the positioning calculation unit 38, and the satellite time The satellite time and the Doppler frequency measured by the satellite frequency measuring unit 32 and the time obtained by the clock means provided in the GPS receiver 20 are supplied to the positioning calculating unit 38.
[0025]
In the positioning calculation unit 38, the orbit data of the GPS satellite supplied from the orbit data collection unit 34, the transmission time, the Doppler frequency and the measurement time of the GPS satellite supplied from the satellite time / satellite frequency measurement unit 32 (for the GPS receiving device) The time obtained by measuring the transmission time of the GPS satellite obtained by the provided clock means is substituted into a predetermined navigation equation, and the position and speed of the GPS receiver, that is, the user position and the user speed are calculated, and the calculated position data is calculated. Is output to the display device in the position data output unit 42.
[0026]
Normal positioning when there is no abnormality in the GPS satellites received by the GPS receiver 20 is performed as described above. If an abnormality has occurred in the GPS satellite and information indicating that the navigation data is unhealthy is written in the health information of the navigation data transmitted from the GPS satellite, the navigation data demodulation unit 30 naturally demodulates the information. At this time, it is possible to detect that there is an abnormality in the GPS satellite, and it is possible to reject the GPS satellite signal from the GPS satellite.
[0027]
On the other hand, when an abnormality has occurred in a GPS satellite, until the health information of the navigation data transmitted from the GPS satellite is changed, the GPS receiving device 20 operates as follows. Estimate the state.
[0028]
That is, the position data of the GPS receiver 20 and the GPS satellites calculated by the positioning operation unit 38 are supplied to the elevation frame determination unit 40, and the elevation angles of the GPS satellites are calculated. If the position of the GPS receiver 20 is U _x , U _y , U _z , and the position of the GPS satellite is X _s , Y _s , Z _s , where X, Y, and Z are the X axis, Y axis, and Z axis, respectively, The elevation angle h (degree) of the GPS satellite viewed from the GPS receiver 20 (user position) is
[0029]
(Equation 1)

[0030]
Required by
[0031]
The elevation angle h of the GPS satellite calculated by the elevation frame determination unit 40 is supplied to the initial value setting unit 36. In the initial value setting unit 36, the minimum elevation angle of a GPS satellite that can be received by the GPS receiver 20 is set in advance. This elevation angle can be said to be the minimum viewing angle at which the GPS satellites are viewed from the GPS receiving device 20, and the elevation angle of the GPS satellites calculated by the elevation frame determination unit 40 is the minimum viewing angle at which the GPS satellites are viewed from the GPS receiving device 20. If the distance is smaller, it is impossible to receive a GPS satellite signal from a GPS satellite having such a viewing angle, and thus the user position calculated by the positioning calculation unit 38 is incorrect. Therefore, the initial value setting unit 36 feeds back to the navigation data demodulation unit 30 and the satellite time / satellite frequency measurement unit 32 so that the GPS satellite signal from the GPS satellite is not used in positioning.
[0032]
Here, the minimum elevation angle set in the initial value setting unit 36 is a constant value, which is the minimum viewing angle at which the GPS receiver 20 can see a GPS satellite, and may be logically set to 0 degree. . In reality, it is preferable to set the value to about 5 degrees in consideration of a building existing around the GPS receiver 20 and the topography.
[0033]
If the calculated elevation angle of the GPS satellite is smaller than the set viewing angle, the GPS satellite may be immediately determined to be an unhealthy GPS satellite, but there may be a positioning error due to other causes. The initial value for selecting a GPS satellite set in the initial value setting unit 36 uses the previous value, selects the GPS satellite again, receives the GPS satellite signal, demodulates the navigation data, and newly sets the health. It is configured to check the presence or absence of a GPS satellite registered as an unhealthy satellite in the signal, and if there is an unhealthy satellite, register the GPS satellite as an unhealthy satellite in the GPS receiving device 20 and then perform repositioning. Is also good.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the GPS receiving apparatus of the present invention, regardless of the time delay from when the GPS satellite enters the abnormal state to when the health information indicating the unhealthy state of the GPS satellite is received, the state of the unhealthy state is maintained. An effect that a GPS satellite can be detected, positioning can be performed in a GPS receiving device without using an abnormal GPS satellite signal, and inconveniences such as occurrence of position jump in measured position data can be prevented. Is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a GPS receiver according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional GPS receiver.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 20 GPS receiver 22 Antenna unit 24 Frequency conversion / amplification unit 26 Reference signal synthesis unit 28 TCXO 30 Navigation data demodulation unit 32 Satellite time / satellite frequency measurement unit 34 Orbit data collection unit 36 Initial value Setting unit 38 Positioning calculation unit 40 Elevation frame determination unit 42 Position data output unit

Claims

A GPS receiver that receives a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite, demodulates navigation data, measures a pseudo distance to the GPS satellite, and calculates user position data based on the demodulated navigation data and the pseudo distance. At
An antenna unit for receiving a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite;
A frequency conversion / amplification unit that amplifies a GPS satellite signal received by the antenna unit and frequency-converts the amplified GPS satellite signal into an intermediate frequency signal;
A navigation data demodulator for demodulating navigation data from a GPS satellite signal amplified and frequency converted by the frequency converter / amplifier;
A satellite time / satellite frequency measurement unit for measuring satellite time and Doppler frequency;
An orbit data collection unit that collects orbit data of a GPS satellite from the navigation data demodulated by the navigation data demodulation unit;
From the orbit data of the GPS satellite collected by the orbit data collection unit, the satellite time and Doppler frequency measured by the satellite time / satellite frequency measurement unit, and the time obtained by the clock means provided in the GPS receiver, A positioning calculation unit for calculating user position data and GPS satellite position data;
An elevation frame determination unit that calculates an elevation angle of a GPS satellite from the user position data and the GPS satellite position data measured by the positioning calculation unit;
An initial value setting unit in which an elevation angle of a GPS satellite capable of receiving a GPS satellite signal in the GPS receiver is set in advance;
A position data output unit that outputs user position data measured by the positioning operation unit,
When the elevation angle of the GPS satellite calculated by the elevation frame determination unit is equal to or less than the elevation angle set in the initial value setting unit, the GPS satellite is set as an initial value for selecting the GPS satellite set in the initial value setting unit. A value for selecting a GPS satellite before the selection is set, a GPS satellite is selected again, a GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite is received to demodulate navigation data, and a pseudo distance to the GPS satellite is determined. When the elevation angle of a GPS satellite measured and calculated by the elevation frame determination unit is equal to or less than the elevation angle set in the initial value setting unit, a GPS satellite signal from the GPS satellite is not adopted. apparatus.

2. The GPS receiving apparatus according to claim 1, wherein the initial value setting unit sets an angle of view for viewing the GPS satellite in the GPS receiving apparatus as an elevation angle.