JP3717133B2 - Ｇｐｓ受信機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ受信機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＧＰＳ受信機は、図４に示したように構成されている。図４に示すブロック図において、１はＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳアンテナ、２は受信した信号からビット列を取り出すビット復調部、３はビット列からプリアンブルパターンを検出するプリアンブルパターン検出部、４はビット列からデータを取り出すデータ復調部、５はデータを基にして測位する測位部である。
【０００３】
また、図５は航法メッセージのデータ構成の概要を示す図である。この航法メッセージは衛星の軌道情報等が含まれているＧＰＳ衛星から送られてくるデータであり、伝送速度は50bpsである。航法メッセージは25個のメインフレームからなり、さらにメインフレームは５つのサブフレームからできており、１つのサブフレームは300bit(６秒)である。そのサブフレームは10ワードからなっており、１ワードは30bitである。各ワードには６bitのパリティが付いており、サブフレームの１ワード目にはサブフレームの先頭を示すプリアンブルパターン(８bit)が、２ワード目には週の先頭からの時刻を表すＺカウンタの１／４の値(以下、Ｚカウンタ値という)が入っている。Ｚカウンタ値は６秒で＋１されるので各サブフレーム毎にＺカウンタ値は１ずつ増えていく。
【０００４】
次に、前記従来例の動作について説明する。ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳアンテナ１によりＧＰＳ衛星からの信号を受信し、ビット復調部２で受信した信号からビット列を取り出す。また、プリアンブルパターン検出部３はビット列からプリアンブルパターンを検出してデータ復調部４に通知する。データ復調部４はプリアンブルパターン検出部３からの通知により、データをビット列から取り出す。データ復調部４のデータを基にして測位部５により測位を行う。
【０００５】
プリアンブルパターンの検出において、何れかのワードの先頭にプリアンブルパターンと同じビット列が現れた場合、このビット列をプリアンブルパターンとして検出してしまうと、各ワードに付いているパリティのチェックも通過してしまうため、プリアンブルパターンとして誤検出してしまう。これを避けるため、プリアンブルパターン検出部３はプリアンブルパターンを検出した後、Ｚカウンタ値を２つ取得し、２つのＺカウンタ値の差分が１であれば、プリアンブルパターンを正しく検出したと判断し、差分が１ではなかった場合は、誤検出と判断して再度プリアンブルパターンの検出を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成のＧＰＳ受信機では、前記プリアンブルパターンの検出判定を行うため、２つのＺカウンタ値を取得して比較を行う必要があることから判定に時間がかかり、その結果、立ち上がりに時間を要するという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決することに指向するものであり、プリアンブルパターンの検出判定を素早く行い、立ち上がり時間を短縮することができるＧＰＳ受信機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係るＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳアンテナと、受信した信号からビット列を取り出すビット復調部と、ビット列からサブフレームの先頭を表すプリアンブルパターンを検出するプリアンブルパターン検出部と、ビット列からデータを取り出すデータ復調部と、データを基に測位する測位部と、時刻を測定するＲＴＣと、ＲＴＣの値より週の先頭からの時刻を表すＺカウンタ値を予測するＺカウンタ値予測部を備えることを特徴とする。
【００１１】
前記のような構成によれば、ビット列から取得したＺカウンタ値とＺカウンタ値予測部により予測したＺカウンタ値とを比較して、先に検出したプリアンブルパターンの正誤を早く判定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態１におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。ここで、前記従来例を示す図４で説明した構成要件と対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示し、以下の各図においても同様とする。図１において、１はＧＰＳアンテナ、２はビット復調部、４はデータ復調部、５は測位部、10は時刻を測定するＲＴＣ(実時間時計)、11はＲＴＣ10の値よりＺカウンタ値を予測するＺカウンタ値予測部、12は、ビット列からプリアンブルパターンとＺカウンタ値を取得し、そのＺカウンタ値とＺカウンタ値予測部11のＺカウンタ値とを比較するプリアンブルパターン検出部である。
【００１５】
次に、本実施の形態１の動作について説明する。ＧＰＳ衛星からの信号をＧＰＳアンテナ１により受信し、ビット復調部２が受信した信号からビット列を取り出す。ＲＴＣ10の時刻を基にＺカウンタ値予測部11はＺカウンタ値を予測する。また、プリアンブルパターン検出部12はビット復調部２からのビット列よりプリアンブルパターンとＺカウンタ値を取得する。そして、取得したＺカウンタ値と予測したＺカウンタ値を比較する。比較した値が等しかったらプリアンブルパターンを正しく検出できたと判定しデータ復調部４に通知する。もし取得したＺカウンタ値と予測したＺカウンタ値が違っていたらプリアンブルパターンを誤検出したと判定し、再度プリアンブルパターンの検出を行う。
【００１６】
また、データ復調部４はプリアンブルパターン検出部12がプリアンブルパターンを検出したとき、ビット復調部２により取り出したビット列からデータの取得を行う。測位部５はデータ復調部４の取得したデータより測位計算を行う。さらにＲＴＣ10は、測位部５の測位結果を基に時刻の修正を行う。なお、ＲＴＣ10にはＧＰＳ受信機の電源オフ時にも、バックアップ電源が供給され時刻の計測が行われ、次のプリアンブルパターンの検出時にも利用される。
【００１７】
このように、本実施の形態１によれば、ＲＴＣ10が計測する現在時刻よりＺカウンタ値を予測してプリアンブルパターンの検出判定を行うことにより、サブフレームのＺカウンタ値を１つ取得した段階で検出判定を行うことが可能となるため、立ち上がり時間を短縮することができる。
【００１８】
図２は本発明の実施の形態２におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。図２において、１はＧＰＳアンテナ、２はビット復調部、４はデータ復調部、５は測位部、13は基準クロックを作る基準発振器、14は基準クロックをカウントするカウンタ、15はカウンタ14のカウント値によりプリアンブルパターンの位置を予測するプリアンブルパターン位置予測部、16はプリアンブルパターン位置予測部15の予測位置を基にプリアンブルパターンの検出を行うプリアンブルパターン検出部である。
【００１９】
次に、本実施の形態２の動作について説明する。ここで、ＧＰＳアンテナ１，ビット復調部２，データ復調部４，測位部５の動作については前記実施の形態１と同様である。基準発振器13の基準クロックをカウンタ14がカウントアップしカウント値(現在時刻)を求める。プリアンブルパターン位置予測部15はカウント値を基にプリアンブルパターンの位置を予測する。プリアンブルパターン検出部16はプリアンブルパターン位置予測部15の予測位置のビット列を読み込み、読み込んだビット列がプリアンブルパターンであったら正しく検出したと判定する。もし正しく検出できなかった場合には、前記従来例と同様の動作を行いプリアンブルパターンの検出を行う。
【００２０】
プリアンブルパターンが正しく検出されたとき、データ復調部４により取得されたデータにより測位計算が開始され、カウンタ14は測位部５の測位結果を基にカウント値を修正する。また、カウンタ14と基準発振器13にはＧＰＳ受信機の電源オフ時にもバックアップ電源が供給され、カウント値のカウントアップは行われている。
【００２１】
ＧＰＳ衛星からの信号の伝送速度は50bpsであるので１ビットは20msである。そのため、プリアンブルパターン位置予測部15でプリアンブルパターンの位置を予測するためにはカウンタの誤差が±10ms以内である必要がある。例えば、基準発振器13の精度が10ppmであるとすると10msの誤差が発生するのに約16分強(1000秒)となるため、前記実施の形態２に記載の方式でプリアンブルパターンの位置を予測できるのは最終測位時刻(カウント値の修正後)より16分となる。
【００２２】
なお、本実施の形態２では、基準発振器13とカウンタ14を組み合わせそのカウント値により時刻を決定しているが、これは、時刻を±10msの分解能で決定する必要があるためで、十分な分解能が得られるのであれば前記実施の形態１と同様に、ＲＴＣを使用しても構わない。
【００２３】
このように、本実施の形態２によれば、カウント値によってプリアンブルパターンの位置を予測することにより、プリアンブルパターンの検出を素早く行うことが可能となり、また、プリアンブルパターンの誤検出を減少させることが可能となるため、立ち上がり時間を短縮できる。
【００２４】
図３は本発明の実施の形態３におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。図３において、１はＧＰＳアンテナ、２はビット復調部、５は測位部、13は基準発振器、14はカウンタ、17はサブフレームの先頭からのビット位置を予測するビットカウント予測部、18はビットカウント予測部17の予測ビット位置を基にプリアンブルパターンの検出を行うプリアンブルパターン検出部、19は予測ビット位置を基にデータの復調を行うデータ復調部である。
【００２５】
次に、本実施の形態３の動作について説明する。ここで、ＧＰＳアンテナ１，ビット復調部２，測位部５，基準発振器13，カウンタ14は前記実施の形態２において説明した動作と同様である。ビットカウント予測部17はカウンタ14のカウント値を基にして、現在のビットがサブフレーム先頭から何番目のビットの位置となるかビット位置を予測する。プリアンブルパターン検出部18は予測ビット位置がプリアンブルパターンの位置と等しくなったときビット列を読み込み、読み込んだビット列がプリアンブルパターンであるとき正しく検出したと判定して、データ復調部19に通知する。正しく検出できなかった場合はデータ復調部19にビット位置の予測が正常に行われていないことを通知し、前記従来例と同様の動作によりプリアンブルパターンの検出を行う。
【００２６】
データ復調部19は予測ビット位置を基にしてビット列からデータの復調を行う。プリアンブルパターン検出部18からビット位置の予測が正常に行われているとの通知を受けた場合(プリアンブルパターンを正しく検出)には、それまでのデータは正常に復調されていると判断する。また、ビット位置の予測が正常に行われていないとの通知を受けた場合には、それまでのデータは異常であるとして放棄し、正常なプリアンブルパターンを検出してからのデータの復調を行うものである。基準発振器13とカウンタ14にはＧＰＳ受信機の電源オフ時にもバックアップ電源が供給されている。
【００２７】
また、本実施の形態３においても、前記実施の形態２で一例として挙げた基準発振器13の精度においては、同様の理由により前記実施の形態３に記載の方式でビット位置の予測をできるのは最終測位時刻より16分となる。なお、ここでも基準発振器13とカウンタ14の組み合わせのカウント値で予測ビット位置を決定しているが、これは、ビット位置を±10msの分解能で決定する必要があるためで、十分な分解能が得られるのであれば前記実施の形態１と同様にＲＴＣを使用しても構わない。
【００２８】
このように本実施の形態３によれば、カウント値によってビットの位置を予測することにより、プリアンブルパターンの検出を素早く行うことが可能となり、また、データの収集を素早く開始することが可能となるため、立ち上がり時間を短縮することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現在時刻よりＺカウンタ値を予測してプリアンブルパターンの検出判定を行うことにより、サブフレームを１つ取得した段階でプリアンブルパターンの検出判定を行うことが可能となるため、立ち上がり時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。
【図４】従来のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。
【図５】航法メッセージのデータ構成の概要を示す図である。
【符号の説明】
１…ＧＰＳアンテナ、 ２…ビット復調部、 ３，12，16，18…プリアンブルパターン検出部、 ４，19…データ復調部、 ５…測位部、 10…ＲＴＣ、 11…Ｚカウンタ値予測部、 13…基準発振器、 14…カウンタ、 15…プリアンブルパターン位置予測部、 17…ビットカウント予測部。

Claims (1)

1. ＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳアンテナと、受信した信号からビット列を取り出すビット復調部と、前記ビット列からサブフレームの先頭を表すプリアンブルパターンを検出するプリアンブルパターン検出部と、前記ビット列からデータを取り出すデータ復調部と、前記データを基に測位する測位部と、時刻を測定するＲＴＣと、該ＲＴＣの値より週の先頭からの時刻を表すＺカウンタ値を予測するＺカウンタ値予測部を備え、
   前記ビット列から取得したＺカウンタ値と前記Ｚカウンタ値予測部により予測したＺカウンタ値とを比較して、検出したプリアンブルパターンの正誤を判定し、立ち上がり時間を短縮することを特徴とするＧＰＳ受信機。

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