JP3659125B2 - Ｇｐｓ受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球を周回する複数個の人工衛星から送信される衛星信号を受信することにより、受信位置を測定する測位システムが普及してきている。この種の測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られている。ＧＰＳにおいては、人工衛星（以下、「ＧＰＳ衛星」という）の時刻および位置を示す５０ｂｐｓの航法データを、チップ速度が１，０２３ＭＨｚで周期が１ｍｓｅｃ（つまり、１周期１０２３チップ）である疑似雑音符号（ＰＮコード）でスペクトラム拡散変調するとともに、１５７５．４２ＭＨｚと１２２７．６ＭＨｚの２つの搬送波を直交位相変調して送信している。ＰＮコードはＧＰＳを構成する各ＧＰＳ衛星ごとに固有の符号列であって、受信側ではＰＮコードを復調すれば衛星信号（以下、「ＧＰＳ信号」という）を送信したＧＰＳ衛星を特定することができる。
【０００３】
受信位置を測定する受信装置では、３個以上（一般には４個以上）のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、搬送波を捕捉する処理とＰＮコードを追尾する処理とを行い、ＰＮコードのスペクトラム逆拡散を行って各ＧＰＳ衛星からの航法データを復調し、各ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の送信時刻と受信時刻との時間差（到達時間データ）に基づいて各ＧＰＳ衛星までの疑似距離を求め、求めた疑似距離などに基づいて受信位置を３次元的に決定する。
【０００４】
この種の受信装置は、たとえば特開平８−３３８８６６号公報に記載されたものなどがある。受信装置は、一般に図１０に示すように、アンテナ１により受信したＧＰＳ信号を高周波回路２に入力し、高周波回路２ではＧＰＳ信号を搬送波の周波数よりも十分に低い中間周波数帯信号に周波数変換する。その後、中間周波数帯信号に対してＧＰＳ信号の捕捉および追尾を行ってＧＰＳ衛星を特定し航法データを復調して疑似距離を求める。ＧＰＳ信号の捕捉はアナログ回路で行う構成もあるが、図ではデジタル信号処理を行う例を示している。すなわち、高周波回路２の出力は２値化回路３において２値化され、２値化された中間周波数帯信号は複数個（複数チャンネル）の信号処理回路（ベースバンド回路）４にそれぞれ入力される。
【０００５】
各信号処理回路４では信号追尾回路５からの指示により生成されたＰＮコードとＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードとの相関値を出力し、相関値を信号追尾回路５に出力する。信号追尾回路５はＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに追尾するように各信号処理回路４を制御するから、各信号処理回路４では受信しているＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成することができる。ＰＮコードが特定されれば航法データを復調することができるから、各信号処理回路４で生成したＰＮコードに基づいて疑似距離演算部６において航法データを復調するとともに疑似距離を求める。ここに、信号追尾回路５および疑似距離演算部６はマイコンを用いて構成される。
【０００６】
各信号処理回路４は同構成であって、一般的には図１１に示す構成を有している。上述した中間周波数帯信号ＩＦは、排他的論理和回路からなる２つの乗算器１１ａ，１１ｂに入力され、数値制御発振器（以下、「ＮＣＯ」という）と９０度移相器とを備えるキャリア発生器１２から出力される２つのキャリア信号と乗算される。キャリア発生器１２から出力されるキャリア信号の周波数は信号追尾回路５により制御され、キャリア発生器１２からは位相が９０度異なる２つのキャリア信号が出力される。したがって、乗算器１１ａからは中間周波数帯信号ＩＦの同相成分Ｉが出力され、乗算器１１ｂからは直交成分Ｑが出力される。
【０００７】
同相成分Ｉおよび直交成分Ｑは、それぞれ排他的論理和回路からなる位相比較器１３ａ，１３ｂに入力され、それぞれ後述するＰコードとの位相差成分が抽出される。また、同相成分Ｉについてはそれぞれ排他的論理和回路からなる位相比較器１３ｃ，１３ｄにも入力され、後述するＥコードおよびＬコードとの位相差成分が抽出される。各位相比較器１３ａ〜１３ｄの出力はそれぞれレジスタ１４ａ〜１４ｄに入力され、ＰＮコードの周期毎に積算される。したがって、レジスタ１４ａ〜１４ｄの出力は、それぞれＰコードに対する同相成分Ｉの相関値Ｒ（Ｉ）、Ｐコードに対する直交成分Ｑの相関値Ｒ（Ｑ）、Ｅコードに対する同相成分Ｉの相関値Ｒ（Ｅ）、Ｌコードに対する同相成分Ｉの相関値Ｒ（Ｌ）に相当する。言い換えると、各位相比較器１３ａ〜１３ｄと各位相比較器１３ａ〜１３ｄの出力をそれぞれ積算する各レジスタ１４ａ〜１４ｄとの組によってそれぞれ相関値Ｒ（Ｉ），Ｒ（Ｑ），Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）を求める相関器が構成されていることになる。つまり、各信号処理回路４ごとに４個ずつのレジスタが設けられていることになる。
【０００８】
同相成分Ｉと直交成分Ｑとの関係は、ＧＰＳ信号（中間周波数帯信号ＩＦ）の搬送波とキャリア発生器１２から出力されるキャリア信号との周波数および位相の差に対応しており、キャリア発生器１２から出力されて乗算器１１ａに入力されるキャリア信号とＧＰＳ信号の搬送波との周波数および位相の差が少ないほど乗算器１１ｂから出力される直交成分Ｑが少なくなる（直交成分Ｑの出力される期間が短くなる）。ここで、乗算器１１ａ，１１ｂの出力は位相比較器１３ａ，１３ｂを通るものの、両位相比較器１３ａ，１３ｂはどちらもＰコードとの位相差を検出するものであるから、各位相比較器１３ａ，１３ｂの出力は各乗算器１１ａ，１１ｂの出力をそのまま反映している。その結果、レジスタ１４ａの出力値（相関値Ｒ（Ｉ））を大きくしレジスタ１４ｂの出力値（相関値Ｒ（Ｑ））を小さくするようにキャリア発生器１２の出力を制御すれば、ＧＰＳ信号の搬送波にキャリア発生器１２から出力されるキャリア信号の周波数および位相を一致させることができる。要するに、ＧＰＳ信号を捕捉することができる。
【０００９】
ところで、信号処理回路４はＰＮコードのチップ速度と同じ周波数のクロック信号（以下、「コードクロック」と呼ぶ）を出力するＮＣＯからなるコード用発振器１５を備え、コードクロックの位相情報は信号追尾回路５にも入力され、コードクロックにより与えられるＰＮコードの位相情報を用いて疑似距離が演算される。コードクロックはＰＮコード発生器１６に入力され、ＧＰＳ衛星からのＰＮコードに相当するＰＮコードが生成される。このＰＮコードがシフトレジスタ１７に入力されることによって位相のみが異なる３つのコード、つまりＰコードとＥコードとＬコードとが生成される。Ｐコード（Punctualコード）は基準となるＰＮコードであり、Ｐコードに対して１／２位相進んだＰＮコードがＥコード（Earlyコード）、１／２位相遅れたＰＮコードがＬコード(Lateコード）となる。
【００１０】
上述したように、ＥコードとＬコードとについては位相比較器１３ｃ，１３ｄにより位相差が抽出されレジスタ１４ｃ，１４ｄから相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）が出力される。なお、Ｐコードについての相関値はレジスタ１４ａから出力される相関値Ｒ（Ｉ）と等価である。各レジスタ１４ｃ，１４ｄからそれぞれ出力される相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）の差はＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードと信号追尾回路５がＰＮコード発生器１６に生成させたＰＮコードとの相関を表している。すなわち、相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）の差が小さいほど信号処理回路４で生成したＰコード（つまり、ＰＮコード）とＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードとの一致度が高いことになる。したがって、信号追尾回路５では信号処理回路４に対して相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）の差が小さくなるようなＰＮコードの生成を指示すれば、ＧＰＳ信号を追尾することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように信号追尾回路５はＧＰＳ信号を捕捉するための指示とＧＰＳ信号を追尾するための指示とを信号処理回路４に与えるが、捕捉と追尾とは独立して行われる。つまり、信号追尾回路５は捕捉の機能と追尾の機能とを切り換えて使用している。
【００１２】
一方、信号処理回路４は複数チャンネル設けられており、いずれの信号処理回路４においても捕捉処理の期間にのみ用いる構成と追尾処理の期間にのみ用いる構成とを含んでいる。たとえば、レジスタ１４ａ，１４ｂは捕捉処理の期間にのみ用いられ、レジスタ１４ｃ，１４ｄは追尾処理の期間にのみ用いられるものであって、捕捉期間と追尾期間とにおいて各信号処理回路４では２個ずつのレジスタが使用されていないことになる。
【００１３】
また、捕捉処理の期間には複数の信号処理回路４において異なる周波数のキャリア信号を生成するほうが、ＧＰＳ信号（中間周波数帯信号ＩＦ）を短時間で捕捉できるが、この期間にはＰＮコードを生成して追尾する処理は行っていないから、コード用発振器１５、ＰＮコード発生器１６、シフトレジスタ１７は１種類のＰコードのみを生成できればよいものである。逆に、追尾処理の期間には複数種類の異なるＰＮコードを生成するほうが、ＰＮコードを短時間で捉えることができるが、この期間には捕捉処理は行っていないから、キャリア発生器１２は１種類のキャリア信号を生成できればよい。
【００１４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の信号処理回路を備える場合に、捕捉処理と追尾処理との一方で使用されていない構成要素や共用可能な構成要素を他の機能に転用したり他の機能と共用したりすることによって、全体として構成要素の削減を可能とし、ひいてはコストの低減を可能とするＧＰＳ受信装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用いるものである。この構成によれば、数値制御発振器で構成されたキャリア発生器とコード用発振器との一部を共用することができるから、従来構成よりも数値制御発振器の個数を削減することができ、コストの低減につながる。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとにおいて実使用されるキャリア発生器とコード用発振器との個数には変化がないから、構成要素を削減しながらも捕捉や追尾の処理に要する時間を従来構成と同程度に保つことができる。
【００１７】
請求項２の発明は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、前記各信号処理回路が共用するレジスタを設け、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第１の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡し、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第２の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡すものである。この構成によれば、数値制御発振器で構成されたキャリア発生器とコード用発振器との一部を共用することができるから、従来構成よりも数値制御発振器の個数を削減することができ、コストの低減につながる。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとにおいて実使用されるキャリア発生器とコード用発振器との個数には変化がないから、構成要素を削減しながらも捕捉や追尾の処理に要する時間を従来構成と同程度に保つことができる。しかも、同じレジスタを第１の相関値の保持用と第２の相関値の保持用とに共用することができるから、従来構成よりもレジスタの個数を削減することができ、コストの低減につながる。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとのレジスタの個数に変化が生じないから、構成要素を削減しながらも従来構成と同程度の性能を得ることができる。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路から与えるものである。この構成によれば、捕捉と追尾との指示を与えている信号追尾回路が捕捉モードと追尾モードとの指示を与えるから、受信状態に追従した制御が可能になる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記各信号処理回路がＧＰＳ信号を捕捉しているか追尾しているかの別を保持する処理モード保持回路を備え、前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路とは別に設けた処理モード保持回路から制御回路を通して与えるものである。この構成によれば、各信号処理回路ごとの情報に基づいて捕捉モードと追尾モードとの指示を与えるから、受信状態に追従した制御が可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（参考例）
本例は、図１に示すように、積算器として用いるレジスタ２１ａ，２１ｂ，……を複数の信号処理回路４で共用するようにしたものである。つまり、図１１に示した従来構成では各信号処理回路４ごとに４個ずつのレジスタ１４ａ〜１４ｄを設けていたから信号処理回路４のチャンネル数の４倍の個数のレジスタ１４ａ〜１４ｄを必要としていたのに対して、本例では信号処理回路４のチャンネル数の２倍の個数のレジスタ２１ａ，２１ｂ，……によって図１１に示した従来構成と同様に機能させるものである。図１において図１１と同符号を付した部材は同機能を備えるものであるから説明を省略し、以下では従来構成との相違点を中心に説明する。
【００２２】
すなわち、本例では各信号処理回路４に設けた４個の位相比較器１３ａ〜１３ｄと積算器として用いるレジスタ２１ａ，２１ｂ，……との間にセレクタ１８を設けてあり、位相比較器１３ａ，１３ｂの出力をレジスタ２１ａ，２１ｂ，……に入力する状態と、位相比較器１３ｃ，１３ｄの出力をレジスタ２１ａ，２１ｂ，……に入力する状態とをセレクタ１８により切り換えるようになっている。セレクタ１８は信号追尾回路５により制御され、捕捉処理の期間には位相比較器１３ａ，１３ｂの出力がレジスタ２１ａ，２１ｂ，……に入力され、追尾処理の期間には位相比較器１３ｃ，１３ｄの出力がレジスタ２１ａ，２１ｂ，……に入力される。
【００２３】
すなわち、捕捉処理の期間には図２に示す接続状態になり、追尾処理の期間には図３に示す接続状態になる。各信号処理回路４における位相比較器１３ａ〜１３ｄとレジスタ２１ａ，２１ｂ，……との接続関係を切り換えるセレクタ１８は信号追尾回路５により制御される。つまり、信号追尾回路５がＧＰＳ信号の捕捉処理を行う期間であるか、ＧＰＳ信号の追尾処理を行う期間であるかに応じてセレクタ１８が切り換えられる。
【００２４】
図２に示す接続状態では、すべてのレジスタ２１ａ，２１ｂ，……が同相成分Ｉと直交成分Ｑとの相関値Ｒ（Ｉ），Ｒ（Ｑ）を求めるために用いられる。また、図３に示す接続状態では、すべてのレジスタ２１ａ，２１ｂ，……がＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードとＥコードおよびＬコードに対する相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）を求めるために用いられる。このように、レジスタ２１ａ，２１ｂ，……を捕捉処理用の相関値Ｒ（Ｉ），Ｒ（Ｑ）を求める目的と、追尾処理用の相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）を求める目的とに共用しているから、従来構成のように各信号処理回路４にレジスタを４個ずつ設ける場合に比較すると、レジスタ２１ａ，２１ｂ，……の個数が少なくなり（信号処理回路４の個数の２倍でよい）、部品点数の削減になり、結果的にコストを低減することができる。他の構成および動作は従来構成と同様である。
【００２５】
（第１の実施の形態）
上述した参考例では、積算器として用いるレジスタ２１ａ，２１ｂ，……を捕捉処理と追尾処理とで共用するものであったが、本実施形態ではキャリア発生器１２とコード用発振器１５とがともにＮＣＯを用いていることを利用し、ＮＣＯの個数を信号処理回路４の個数に１を加えた個数としたものである。つまり、図１１に示した従来構成では信号処理回路４の２倍の個数のＮＣＯを必要としていたのに対して、本実施形態では信号処理回路４の個数に１を加えた個数のＮＣＯのみで同処理を可能としている。
【００２６】
捕捉処理の期間には図４に示すようにＮＣＯのうちの１個だけをコード用発振器１５として用い、残りのＮＣＯをキャリア発生器１２として用いる。したがって、キャリア発生器１２は信号処理回路４の個数分設けることができ、複数個のキャリア発生器１２で並行してＧＰＳ信号を捕捉するから、ＧＰＳ信号を短時間で捕捉することが可能になる。
【００２７】
一方、追尾処理の期間には図５に示すようにＮＣＯのうちの１個だけをキャリア発生器１２として用い、残りのＮＣＯをコード用発振器１５として用いる。この場合はコード用発振器１５を信号処理回路４の個数分設けることができ、複数種類のＰＮコードを生成するから、ＧＰＳ信号を追尾して短時間でＧＰＳ衛星を特定することが可能になる。
【００２８】
図４に示す状態と図５に示す状態とを切り換えるには、図４および図５に示す最下段の信号処理回路４に用いている２個のＮＣＯについては、それぞれキャリア発生器１２およびコード用発振器１５として固定的に用い、他のＮＣＯについてはそれぞれキャリア発生器１２とコード用発振器１５とに選択的に用いるように図示しないセレクタで出力経路を選択する。
【００２９】
なお、捕捉処理の際にコード用発振器１５を１個とし、追尾処理の際にキャリア発生器１２を１個としているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、必要に応じてそれぞれ複数個設けるようにしてもよい。この場合でもＮＣＯの個数は従来構成よりも少なくすることが可能である。他の構成および動作は参考例と同様である。
【００３０】
（第２の実施の形態）
本実施形態は、上述した参考例と第１の実施の形態とを組み合わせた構成を有するものであって、図６に捕捉処理の期間における接続状態を示す。すなわち、捕捉処理の期間には参考例のようにレジスタ２１ａ，２１ｂ，……を相関値Ｒ（Ｉ），Ｒ（Ｑ）の積算に用いるとともに、第１の実施の形態のようにＮＣＯのうちの１個を残してＮＣＯをキャリア発生器１２に用いるのである。また、図示していない追尾処理の期間には参考例のようにレジスタ２１ａ，２１ｂ，……を相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）の積算に用いるとともに、第１の実施の形態のようにＮＣＯのうち１個を残してＮＣＯをコード用発振器１５に用いるのである。
【００３１】
このような構成を採用することによって、レジスタ２１ａ，２１ｂ，……およびＮＣＯの個数をともに従来構成よりも低減することができ、部品点数を減らしてコストを削減することが可能になる。他の構成および動作は参考例と同様である。
【００３２】
ところで、本実施形態では、レジスタ２１ａ，２１ｂ，……により積算するデータの選択およびＮＣＯの用途の選択を行う命令は、図７のようにマイコンからなる信号追尾回路５から出力されるように構成している。つまり、信号追尾回路５では各信号処理回路４に対応したチャネルの処理モード（捕捉処理の期間か追尾処理の期間かの別）をチャネルごとにどのように設定すべきかを判断しているから、信号追尾回路５では処理モードに応じてレジスタ２１ａ，２１ｂ，……により積算するデータの選択およびＮＣＯの用途が可能になる。ただし、この命令は図８のように各信号処理回路４に付設した処理モード保持回路７に設定されている処理モードに基づいて制御回路８から出力するようにしてもよい。処理モード保持回路７は各チャネルの処理モードを保持する回路であって、処理モード保持回路７の内容に応じて制御回路８を通して信号処理回路４を制御する。
【００３３】
（参考例）
本例は図９に示すように従来構成において各信号処理回路４ごとに設けていたレジスタ１４ａ〜１４ｄに代えて各信号処理回路４で共用される１個のＳＲＡＭ２２を設けたものである。ＳＲＡＭ２２はレジスタ１４ａ〜１４ｄに比較すると大量にデータを格納することができるから、従来構成と同機能を持たせながらも部品点数を削減することが可能になる。また、上述した参考例と同様に、捕捉処理の期間と追尾処理の期間とでＳＲＡＭ２２に格納するデータを異ならせるようにすれば、ＳＲＡＭ２２として容量の比較的小さいものを用いることが可能になる。他の構成および動作は上述した参考例と同様である。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用いるものであり、数値制御発振器で構成されたキャリア発生器とコード用発振器との一部を共用することができるから、従来構成よりも数値制御発振器の個数を削減することができ、コストの低減につながるという利点がある。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとにおいて実使用されるキャリア発生器とコード用発振器との個数には変化がないから、構成要素を削減しながらも捕捉や追尾の処理に要する時間を従来構成と同程度に保つことができる。
【００３６】
請求項２の発明は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、前記各信号処理回路が共用するレジスタを設け、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第１の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡し、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第２の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡すものであり、数値制御発振器で構成されたキャリア発生器とコード用発振器との一部を共用することができるから、従来構成よりも数値制御発振器の個数を削減することができ、コストの低減につながるという利点がある。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとにおいて実使用されるキャリア発生器とコード用発振器との個数には変化がないから、構成要素を削減しながらも捕捉や追尾の処理に要する時間を従来構成と同程度に保つことができる。しかも、同じレジスタを第１の相関値の保持用と第２の相関値の保持用とに共用することができるから、従来構成よりもレジスタの個数を削減することができ、コストの低減につながる。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとのレジスタの個数に変化が生じないから、構成要素を削減しながらも従来構成と同程度の性能を得ることができる。
【００３８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路から与えるものであり、捕捉と追尾との指示を与えている信号追尾回路が捕捉モードと追尾モードとの指示を与えるから、受信状態に追従した制御が可能になるという利点がある。
【００３９】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記各信号処理回路がＧＰＳ信号を捕捉しているか追尾しているかの別を保持する処理モード保持回路を備え、前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路とは別に設けた処理モード保持回路から制御回路を通して与えるものであり、各信号処理回路ごとの情報に基づいて捕捉モードと追尾モードとの指示を与えるから、受信状態に追従した制御が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例を示す要部ブロック図である。
【図２】 同上の一動作状態を示す要部ブロック図である。
【図３】 同上の他動作状態を示す要部ブロック図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態の一動作状態を示す要部ブロック図である。
【図５】 同上の他動作状態を示す要部ブロック図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態の一動作状態を示す要部ブロック図である。
【図７】 同上の制御経路を示すブロック図である。
【図８】 同上の他の制御形態を示すブロック図である。
【図９】 本発明の参考例を示す要部ブロック図である。
【図１０】 ＧＰＳ受信装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来構成を示す要部ブロック図である。
【符号の説明】
４ 信号処理回路
５ 信号追尾回路
６ 疑似距離演算部
７ 処理モード保持回路
８ 制御回路
１２ キャリア発生器
１５ コード用発振器
２１ａ，２１ｂ，…… レジスタ
２２ ＳＲＡＭ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球を周回する複数個の人工衛星から送信される衛星信号を受信することにより、受信位置を測定する測位システムが普及してきている。この種の測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られている。ＧＰＳにおいては、人工衛星（以下、「ＧＰＳ衛星」という）の時刻および位置を示す５０ｂｐｓの航法データを、チップ速度が１，０２３ＭＨｚで周期が１ｍｓｅｃ（つまり、１周期１０２３チップ）である疑似雑音符号（ＰＮコード）でスペクトラム拡散変調するとともに、１５７５．４２ＭＨｚと１２２７．６ＭＨｚの２つの搬送波を直交位相変調して送信している。ＰＮコードはＧＰＳを構成する各ＧＰＳ衛星ごとに固有の符号列であって、受信側ではＰＮコードを復調すれば衛星信号（以下、「ＧＰＳ信号」という）を送信したＧＰＳ衛星を特定することができる。
【０００３】
受信位置を測定する受信装置では、３個以上（一般には４個以上）のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、搬送波を捕捉する処理とＰＮコードを追尾する処理とを行い、ＰＮコードのスペクトラム逆拡散を行って各ＧＰＳ衛星からの航法データを復調し、各ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の送信時刻と受信時刻との時間差（到達時間データ）に基づいて各ＧＰＳ衛星までの疑似距離を求め、求めた疑似距離などに基づいて受信位置を３次元的に決定する。
【０００４】
この種の受信装置は、たとえば特開平８−３３８８６６号公報に記載されたものなどがある。受信装置は、一般に図１０に示すように、アンテナ１により受信したＧＰＳ信号を高周波回路２に入力し、高周波回路２ではＧＰＳ信号を搬送波の周波数よりも十分に低い中間周波数帯信号に周波数変換する。その後、中間周波数帯信号に対してＧＰＳ信号の捕捉および追尾を行ってＧＰＳ衛星を特定し航法データを復調して疑似距離を求める。ＧＰＳ信号の捕捉はアナログ回路で行う構成もあるが、図ではデジタル信号処理を行う例を示している。すなわち、高周波回路２の出力は２値化回路３において２値化され、２値化された中間周波数帯信号は複数個（複数チャンネル）の信号処理回路（ベースバンド回路）４にそれぞれ入力される。
【０００５】
各信号処理回路４では信号追尾回路５からの指示により生成されたＰＮコードとＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードとの相関値を出力し、相関値を信号追尾回路５に出力する。信号追尾回路５はＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに追尾するように各信号処理回路４を制御するから、各信号処理回路４では受信しているＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成することができる。ＰＮコードが特定されれば航法データを復調することができるから、各信号処理回路４で生成したＰＮコードに基づいて疑似距離演算部６において航法データを復調するとともに疑似距離を求める。ここに、信号追尾回路５および疑似距離演算部６はマイコンを用いて構成される。
【０００６】
各信号処理回路４は同構成であって、一般的には図１１に示す構成を有している。上述した中間周波数帯信号ＩＦは、排他的論理和回路からなる２つの乗算器１１ａ，１１ｂに入力され、数値制御発振器（以下、「ＮＣＯ」という）と９０度移相器とを備えるキャリア発生器１２から出力される２つのキャリア信号と乗算される。キャリア発生器１２から出力されるキャリア信号の周波数は信号追尾回路５により制御され、キャリア発生器１２からは位相が９０度異なる２つのキャリア信号が出力される。したがって、乗算器１１ａからは中間周波数帯信号ＩＦの同相成分Ｉが出力され、乗算器１１ｂからは直交成分Ｑが出力される。
【０００７】
同相成分Ｉおよび直交成分Ｑは、それぞれ排他的論理和回路からなる位相比較器１３ａ，１３ｂに入力され、それぞれ後述するＰコードとの位相差成分が抽出される。また、同相成分Ｉについてはそれぞれ排他的論理和回路からなる位相比較器１３ｃ，１３ｄにも入力され、後述するＥコードおよびＬコードとの位相差成分が抽出される。各位相比較器１３ａ〜１３ｄの出力はそれぞれレジスタ１４ａ〜１４ｄに入力され、ＰＮコードの周期毎に積算される。したがって、レジスタ１４ａ〜１４ｄの出力は、それぞれＰコードに対する同相成分Ｉの相関値Ｒ（Ｉ）、Ｐコードに対する直交成分Ｑの相関値Ｒ（Ｑ）、Ｅコードに対する同相成分Ｉの相関値Ｒ（Ｅ）、Ｌコードに対する同相成分Ｉの相関値Ｒ（Ｌ）に相当する。言い換えると、各位相比較器１３ａ〜１３ｄと各位相比較器１３ａ〜１３ｄの出力をそれぞれ積算する各レジスタ１４ａ〜１４ｄとの組によってそれぞれ相関値Ｒ（Ｉ），Ｒ（Ｑ），Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）を求める相関器が構成されていることになる。つまり、各信号処理回路４ごとに４個ずつのレジスタが設けられていることになる。
【０００８】
同相成分Ｉと直交成分Ｑとの関係は、ＧＰＳ信号（中間周波数帯信号ＩＦ）の搬送波とキャリア発生器１２から出力されるキャリア信号との周波数および位相の差に対応しており、キャリア発生器１２から出力されて乗算器１１ａに入力されるキャリア信号とＧＰＳ信号の搬送波との周波数および位相の差が少ないほど乗算器１１ｂから出力される直交成分Ｑが少なくなる（直交成分Ｑの出力される期間が短くなる）。ここで、乗算器１１ａ，１１ｂの出力は位相比較器１３ａ，１３ｂを通るものの、両位相比較器１３ａ，１３ｂはどちらもＰコードとの位相差を検出するものであるから、各位相比較器１３ａ，１３ｂの出力は各乗算器１１ａ，１１ｂの出力をそのまま反映している。その結果、レジスタ１４ａの出力値（相関値Ｒ（Ｉ））を大きくしレジスタ１４ｂの出力値（相関値Ｒ（Ｑ））を小さくするようにキャリア発生器１２の出力を制御すれば、ＧＰＳ信号の搬送波にキャリア発生器１２から出力されるキャリア信号の周波数および位相を一致させることができる。要するに、ＧＰＳ信号を捕捉することができる。
【０００９】
ところで、信号処理回路４はＰＮコードのチップ速度と同じ周波数のクロック信号（以下、「コードクロック」と呼ぶ）を出力するＮＣＯからなるコード用発振器１５を備え、コードクロックの位相情報は信号追尾回路５にも入力され、コードクロックにより与えられるＰＮコードの位相情報を用いて疑似距離が演算される。コードクロックはＰＮコード発生器１６に入力され、ＧＰＳ衛星からのＰＮコードに相当するＰＮコードが生成される。このＰＮコードがシフトレジスタ１７に入力されることによって位相のみが異なる３つのコード、つまりＰコードとＥコードとＬコードとが生成される。Ｐコード（Punctualコード）は基準となるＰＮコードであり、Ｐコードに対して１／２位相進んだＰＮコードがＥコード（Earlyコード）、１／２位相遅れたＰＮコードがＬコード(Lateコード）となる。
【００１０】
上述したように、ＥコードとＬコードとについては位相比較器１３ｃ，１３ｄにより位相差が抽出されレジスタ１４ｃ，１４ｄから相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）が出力される。なお、Ｐコードについての相関値はレジスタ１４ａから出力される相関値Ｒ（Ｉ）と等価である。各レジスタ１４ｃ，１４ｄからそれぞれ出力される相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）の差はＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードと信号追尾回路５がＰＮコード発生器１６に生成させたＰＮコードとの相関を表している。すなわち、相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）の差が小さいほど信号処理回路４で生成したＰコード（つまり、ＰＮコード）とＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードとの一致度が高いことになる。したがって、信号追尾回路５では信号処理回路４に対して相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）の差が小さくなるようなＰＮコードの生成を指示すれば、ＧＰＳ信号を追尾することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように信号追尾回路５はＧＰＳ信号を捕捉するための指示とＧＰＳ信号を追尾するための指示とを信号処理回路４に与えるが、捕捉と追尾とは独立して行われる。つまり、信号追尾回路５は捕捉の機能と追尾の機能とを切り換えて使用している。
【００１２】
一方、信号処理回路４は複数チャンネル設けられており、いずれの信号処理回路４においても捕捉処理の期間にのみ用いる構成と追尾処理の期間にのみ用いる構成とを含んでいる。たとえば、レジスタ１４ａ，１４ｂは捕捉処理の期間にのみ用いられ、レジスタ１４ｃ，１４ｄは追尾処理の期間にのみ用いられるものであって、捕捉期間と追尾期間とにおいて各信号処理回路４では２個ずつのレジスタが使用されていないことになる。
【００１３】
また、捕捉処理の期間には複数の信号処理回路４において異なる周波数のキャリア信号を生成するほうが、ＧＰＳ信号（中間周波数帯信号ＩＦ）を短時間で捕捉できるが、この期間にはＰＮコードを生成して追尾する処理は行っていないから、コード用発振器１５、ＰＮコード発生器１６、シフトレジスタ１７は１種類のＰコードのみを生成できればよいものである。逆に、追尾処理の期間には複数種類の異なるＰＮコードを生成するほうが、ＰＮコードを短時間で捉えることができるが、この期間には捕捉処理は行っていないから、キャリア発生器１２は１種類のキャリア信号を生成できればよい。
【００１４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の信号処理回路を備える場合に、捕捉処理と追尾処理との一方で使用されていない構成要素や共用可能な構成要素を他の機能に転用したり他の機能と共用したりすることによって、全体として構成要素の削減を可能とし、ひいてはコストの低減を可能とするＧＰＳ受信装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用いるものである。この構成によれば、数値制御発振器で構成されたキャリア発生器とコード用発振器との一部を共用することができるから、従来構成よりも数値制御発振器の個数を削減することができ、コストの低減につながる。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとにおいて実使用されるキャリア発生器とコード用発振器との個数には変化がないから、構成要素を削減しながらも捕捉や追尾の処理に要する時間を従来構成と同程度に保つことができる。
【００１７】
請求項２の発明は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、前記各信号処理回路が共用するレジスタを設け、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第１の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡し、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第２の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡すものである。この構成によれば、数値制御発振器で構成されたキャリア発生器とコード用発振器との一部を共用することができるから、従来構成よりも数値制御発振器の個数を削減することができ、コストの低減につながる。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとにおいて実使用されるキャリア発生器とコード用発振器との個数には変化がないから、構成要素を削減しながらも捕捉や追尾の処理に要する時間を従来構成と同程度に保つことができる。しかも、同じレジスタを第１の相関値の保持用と第２の相関値の保持用とに共用することができるから、従来構成よりもレジスタの個数を削減することができ、コストの低減につながる。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとのレジスタの個数に変化が生じないから、構成要素を削減しながらも従来構成と同程度の性能を得ることができる。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路から与えるものである。この構成によれば、捕捉と追尾との指示を与えている信号追尾回路が捕捉モードと追尾モードとの指示を与えるから、受信状態に追従した制御が可能になる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記各信号処理回路がＧＰＳ信号を捕捉しているか追尾しているかの別を保持する処理モード保持回路を備え、前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路とは別に設けた処理モード保持回路から制御回路を通して与えるものである。この構成によれば、各信号処理回路ごとの情報に基づいて捕捉モードと追尾モードとの指示を与えるから、受信状態に追従した制御が可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（参考例）
本例は、図１に示すように、積算器として用いるレジスタ２１ａ，２１ｂ，……を複数の信号処理回路４で共用するようにしたものである。つまり、図１１に示した従来構成では各信号処理回路４ごとに４個ずつのレジスタ１４ａ〜１４ｄを設けていたから信号処理回路４のチャンネル数の４倍の個数のレジスタ１４ａ〜１４ｄを必要としていたのに対して、本例では信号処理回路４のチャンネル数の２倍の個数のレジスタ２１ａ，２１ｂ，……によって図１１に示した従来構成と同様に機能させるものである。図１において図１１と同符号を付した部材は同機能を備えるものであるから説明を省略し、以下では従来構成との相違点を中心に説明する。
【００２２】
すなわち、本例では各信号処理回路４に設けた４個の位相比較器１３ａ〜１３ｄと積算器として用いるレジスタ２１ａ，２１ｂ，……との間にセレクタ１８を設けてあり、位相比較器１３ａ，１３ｂの出力をレジスタ２１ａ，２１ｂ，……に入力する状態と、位相比較器１３ｃ，１３ｄの出力をレジスタ２１ａ，２１ｂ，……に入力する状態とをセレクタ１８により切り換えるようになっている。セレクタ１８は信号追尾回路５により制御され、捕捉処理の期間には位相比較器１３ａ，１３ｂの出力がレジスタ２１ａ，２１ｂ，……に入力され、追尾処理の期間には位相比較器１３ｃ，１３ｄの出力がレジスタ２１ａ，２１ｂ，……に入力される。
【００２３】
すなわち、捕捉処理の期間には図２に示す接続状態になり、追尾処理の期間には図３に示す接続状態になる。各信号処理回路４における位相比較器１３ａ〜１３ｄとレジスタ２１ａ，２１ｂ，……との接続関係を切り換えるセレクタ１８は信号追尾回路５により制御される。つまり、信号追尾回路５がＧＰＳ信号の捕捉処理を行う期間であるか、ＧＰＳ信号の追尾処理を行う期間であるかに応じてセレクタ１８が切り換えられる。
【００２４】
図２に示す接続状態では、すべてのレジスタ２１ａ，２１ｂ，……が同相成分Ｉと直交成分Ｑとの相関値Ｒ（Ｉ），Ｒ（Ｑ）を求めるために用いられる。また、図３に示す接続状態では、すべてのレジスタ２１ａ，２１ｂ，……がＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードとＥコードおよびＬコードに対する相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）を求めるために用いられる。このように、レジスタ２１ａ，２１ｂ，……を捕捉処理用の相関値Ｒ（Ｉ），Ｒ（Ｑ）を求める目的と、追尾処理用の相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）を求める目的とに共用しているから、従来構成のように各信号処理回路４にレジスタを４個ずつ設ける場合に比較すると、レジスタ２１ａ，２１ｂ，……の個数が少なくなり（信号処理回路４の個数の２倍でよい）、部品点数の削減になり、結果的にコストを低減することができる。他の構成および動作は従来構成と同様である。
【００２５】
（第１の実施の形態）
上述した参考例では、積算器として用いるレジスタ２１ａ，２１ｂ，……を捕捉処理と追尾処理とで共用するものであったが、本実施形態ではキャリア発生器１２とコード用発振器１５とがともにＮＣＯを用いていることを利用し、ＮＣＯの個数を信号処理回路４の個数に１を加えた個数としたものである。つまり、図１１に示した従来構成では信号処理回路４の２倍の個数のＮＣＯを必要としていたのに対して、本実施形態では信号処理回路４の個数に１を加えた個数のＮＣＯのみで同処理を可能としている。
【００２６】
捕捉処理の期間には図４に示すようにＮＣＯのうちの１個だけをコード用発振器１５として用い、残りのＮＣＯをキャリア発生器１２として用いる。したがって、キャリア発生器１２は信号処理回路４の個数分設けることができ、複数個のキャリア発生器１２で並行してＧＰＳ信号を捕捉するから、ＧＰＳ信号を短時間で捕捉することが可能になる。
【００２７】
一方、追尾処理の期間には図５に示すようにＮＣＯのうちの１個だけをキャリア発生器１２として用い、残りのＮＣＯをコード用発振器１５として用いる。この場合はコード用発振器１５を信号処理回路４の個数分設けることができ、複数種類のＰＮコードを生成するから、ＧＰＳ信号を追尾して短時間でＧＰＳ衛星を特定することが可能になる。
【００２８】
図４に示す状態と図５に示す状態とを切り換えるには、図４および図５に示す最下段の信号処理回路４に用いている２個のＮＣＯについては、それぞれキャリア発生器１２およびコード用発振器１５として固定的に用い、他のＮＣＯについてはそれぞれキャリア発生器１２とコード用発振器１５とに選択的に用いるように図示しないセレクタで出力経路を選択する。
【００２９】
なお、捕捉処理の際にコード用発振器１５を１個とし、追尾処理の際にキャリア発生器１２を１個としているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、必要に応じてそれぞれ複数個設けるようにしてもよい。この場合でもＮＣＯの個数は従来構成よりも少なくすることが可能である。他の構成および動作は参考例と同様である。
【００３０】
（第２の実施の形態）
本実施形態は、上述した参考例と第１の実施の形態とを組み合わせた構成を有するものであって、図６に捕捉処理の期間における接続状態を示す。すなわち、捕捉処理の期間には参考例のようにレジスタ２１ａ，２１ｂ，……を相関値Ｒ（Ｉ），Ｒ（Ｑ）の積算に用いるとともに、第１の実施の形態のようにＮＣＯのうちの１個を残してＮＣＯをキャリア発生器１２に用いるのである。また、図示していない追尾処理の期間には参考例のようにレジスタ２１ａ，２１ｂ，……を相関値Ｒ（Ｅ），Ｒ（Ｌ）の積算に用いるとともに、第１の実施の形態のようにＮＣＯのうち１個を残してＮＣＯをコード用発振器１５に用いるのである。
【００３１】
このような構成を採用することによって、レジスタ２１ａ，２１ｂ，……およびＮＣＯの個数をともに従来構成よりも低減することができ、部品点数を減らしてコストを削減することが可能になる。他の構成および動作は参考例と同様である。
【００３２】
ところで、本実施形態では、レジスタ２１ａ，２１ｂ，……により積算するデータの選択およびＮＣＯの用途の選択を行う命令は、図７のようにマイコンからなる信号追尾回路５から出力されるように構成している。つまり、信号追尾回路５では各信号処理回路４に対応したチャネルの処理モード（捕捉処理の期間か追尾処理の期間かの別）をチャネルごとにどのように設定すべきかを判断しているから、信号追尾回路５では処理モードに応じてレジスタ２１ａ，２１ｂ，……により積算するデータの選択およびＮＣＯの用途が可能になる。ただし、この命令は図８のように各信号処理回路４に付設した処理モード保持回路７に設定されている処理モードに基づいて制御回路８から出力するようにしてもよい。処理モード保持回路７は各チャネルの処理モードを保持する回路であって、処理モード保持回路７の内容に応じて制御回路８を通して信号処理回路４を制御する。
【００３３】
（参考例）
本例は図９に示すように従来構成において各信号処理回路４ごとに設けていたレジスタ１４ａ〜１４ｄに代えて各信号処理回路４で共用される１個のＳＲＡＭ２２を設けたものである。ＳＲＡＭ２２はレジスタ１４ａ〜１４ｄに比較すると大量にデータを格納することができるから、従来構成と同機能を持たせながらも部品点数を削減することが可能になる。また、上述した参考例と同様に、捕捉処理の期間と追尾処理の期間とでＳＲＡＭ２２に格納するデータを異ならせるようにすれば、ＳＲＡＭ２２として容量の比較的小さいものを用いることが可能になる。他の構成および動作は上述した参考例と同様である。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用いるものであり、数値制御発振器で構成されたキャリア発生器とコード用発振器との一部を共用することができるから、従来構成よりも数値制御発振器の個数を削減することができ、コストの低減につながるという利点がある。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとにおいて実使用されるキャリア発生器とコード用発振器との個数には変化がないから、構成要素を削減しながらも捕捉や追尾の処理に要する時間を従来構成と同程度に保つことができる。
【００３６】
請求項２の発明は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、前記各信号処理回路が共用するレジスタを設け、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第１の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡し、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第２の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡すものであり、数値制御発振器で構成されたキャリア発生器とコード用発振器との一部を共用することができるから、従来構成よりも数値制御発振器の個数を削減することができ、コストの低減につながるという利点がある。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとにおいて実使用されるキャリア発生器とコード用発振器との個数には変化がないから、構成要素を削減しながらも捕捉や追尾の処理に要する時間を従来構成と同程度に保つことができる。しかも、同じレジスタを第１の相関値の保持用と第２の相関値の保持用とに共用することができるから、従来構成よりもレジスタの個数を削減することができ、コストの低減につながる。また、従来構成と比較して捕捉モードと追跡モードとのレジスタの個数に変化が生じないから、構成要素を削減しながらも従来構成と同程度の性能を得ることができる。
【００３８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路から与えるものであり、捕捉と追尾との指示を与えている信号追尾回路が捕捉モードと追尾モードとの指示を与えるから、受信状態に追従した制御が可能になるという利点がある。
【００３９】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記各信号処理回路がＧＰＳ信号を捕捉しているか追尾しているかの別を保持する処理モード保持回路を備え、前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路とは別に設けた処理モード保持回路から制御回路を通して与えるものであり、各信号処理回路ごとの情報に基づいて捕捉モードと追尾モードとの指示を与えるから、受信状態に追従した制御が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例を示す要部ブロック図である。
【図２】 同上の一動作状態を示す要部ブロック図である。
【図３】 同上の他動作状態を示す要部ブロック図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態の一動作状態を示す要部ブロック図である。
【図５】 同上の他動作状態を示す要部ブロック図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態の一動作状態を示す要部ブロック図である。
【図７】 同上の制御経路を示すブロック図である。
【図８】 同上の他の制御形態を示すブロック図である。
【図９】 本発明の参考例を示す要部ブロック図である。
【図１０】 ＧＰＳ受信装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来構成を示す要部ブロック図である。
【符号の説明】
４ 信号処理回路
５ 信号追尾回路
６ 疑似距離演算部
７ 処理モード保持回路
８ 制御回路
１２ キャリア発生器
１５ コード用発振器
２１ａ，２１ｂ，…… レジスタ
２２ ＳＲＡＭ
Claims (4)
- ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用いることを特徴とするＧＰＳ受信装置。
- ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波に相当するキャリア信号を生成し搬送波とキャリア信号との相関値である第１の相関値を求めるとともに、ＧＰＳ信号に含まれるＰＮコードに相当するＰＮコードを生成し両者の相関値である第２の相関値を求める機能をそれぞれ備えた複数個の信号処理回路と、各信号処理回路で得られる第１の相関値に基づいてＧＰＳ信号を捕捉する機能と第２の相関値に基づいてＧＰＳ信号を追尾する機能とを備えた信号追尾回路と、生成したＰＮコードを用いてＧＰＳ信号から復調される航法データに基づいてＧＰＳ衛星までの疑似距離を求める疑似距離演算部とを設け、前記キャリア信号を生成するキャリア発生器と前記ＰＮコードを生成する際に用いるコード用発振器とをそれぞれ数値制御発振器を用いて構成し、前記各信号処理回路が共用するレジスタを設け、ＧＰＳ信号を捕捉する捕捉モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をキャリア発生器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するコード用発振器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第１の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡し、ＧＰＳ信号を追尾する追尾モードでは、各信号処理回路ごとに設けた数値制御発振器をコード用発振器として用いるとともに少なくとも１つの数値制御発振器を複数の信号処理回路で共用するキャリア発生器として用い、かつ前記レジスタに各信号処理回路で生成した第２の相関値を保持させて前記信号追尾回路に渡すことを特徴とするＧＰＳ受信装置。
- 前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路から与えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＧＰＳ受信装置。
- 前記各信号処理回路がＧＰＳ信号を捕捉しているか追尾しているかの別を保持する処理モード保持回路を備え、前記捕捉モードと前記追尾モードとの選択命令を前記信号追尾回路とは別に設けた処理モード保持回路から制御回路を通して与えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＧＰＳ受信装置。
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