JP4498841B2 - Ｇｐｓ相関ピーク信号の探索方法及びこれのためのシステム。 - Google Patents

Description

本発明はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に関し、さらに詳細にはＧＰＳ受信機とそれに関する方法である。

ＧＰＳ受信機は複数のＧＰＳ衛星から同時に伝送された信号の到着時間を利用して前記衛星からの距離を計算することで自身の位置を算出する。このような衛星はクロックタイミングに対するデータと共に擬似ランダムコードを含む衛星の位置データを伝送する。
前記受信された擬似ランダムコードを利用して、前記ＧＰＳ受信機はＧＰＳ衛星の擬似距離を決定し、前記擬似距離と衛星タイミングとクロックタイミングに対するデータを利用して受信機の位置を算出する。前記擬似距離はそれぞれの衛星から受信されたローカルクロック信号同士の遅延時間値である。一般に、ＧＰＳ信号は４つ以上の衛星から受信される。前記クロックタイミングに対する衛星データと署名データは一つの衛星が検出されトラッキングする毎にＧＰＳ信号から抽出される。ＧＰＳ信号検出は数秒の間検出されることができ強い信号として受信されて低いエラー率を有するべきである。ＧＰＳ信号には擬似ランダム（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ、ＰＮ）コードと言われる高レートの反復信号が含まれている。一般の製品に使用される前記コードはＣ/Ａ（Ｃｏａｒｓｅ/Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）と呼ばれ、１．０２３ＭＨｚの２進位相反転率、即ち、チッピングレートを有しており、１０２３個のチップが１ミリセカンドに当るコード周期に応じて反復されている。コードシーケンスはゴールドコードに含まれ、それぞれのＧＰＳ衛星は固有のゴールドコードに対して信号を提供する。

殆どのＧＰＳ受信機は擬似距離を算出するために相関方法を用いる。相関器は自身のローカルメモリの適合したゴールドコードの保存された写本を利用して受信された信号を乗算し、算出結果を積分して前記衛星信号の存在の指標として使用される相関値やサンプリング値を得る。受信機は前記受信された信号に応じて前記保存された写本の相対的タイミングを順次に調節し、出力相関値を観察して前記受信された信号とローカルクロックとの間の時間遅延を判断する。このような出力の存在可否を最初に確定することを捕捉（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）と呼ぶ。捕捉が発生するとトラッキング段階に入るようになるがこのときローカルリファレンスのタイミングが高い相関出力のために小さく調節される。
ＧＰＳシステムは複数の衛星を利用して受信機に同時に信号を伝送してこのような複数の信号同士の到着時間差を測定して受信機の位置を決定することができるようにする。一般に、互いに異なる衛星から受信された信号は互いに殆ど直交する擬似ランダム拡散コードを用いるので相互間に大部分干渉されない。このような低い干渉条件は相互間に類似する前記受信された信号の電力大きさによる。

捕捉時間を減少させるために、ＧＰＳ受信機は複数のチャンネルを置いて幾つかの衛星から受信された信号を処理する。それぞれのチャンネルは相関動作に使用される多重相関タップを含む。大体、各相関タップに受信されたデータはメモリに保存される。保存されたデータは処理過程を経て相関される。メモリの大きさはチャンネルとタップの数に比例する。捕捉時間を減少させるために、十分な容量と速度を有するメモリが要求される。しかし、メモリ部品がＧＰＳ受信機で占める比率が大きくなるほどＧＰＳ受信機を小型化することが難しくなる。
図１は従来のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。従来のＧＰＳ受信機はアンテナ１、ダウンコンバーター２、局部発振器３、Ａ/Ｄコンバーター４、受信機チャンネル５、受信機プロセッサ６、ナビゲーションプロセッサ７、及び使用者インターフェース８を含む。動作時、前記アンテナ１は１組の衛星から伝送される信号を大気中で受信する。前記ダウンコンバーター２はアンテナ１から受信した高い周波数の信号を局部発振器３により発生された局部発振信号と混合して中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、以下ＩＦと称する）に変換する。Ａ/Ｄコンバーター４は受信機チャンネル５での処理のためにアナログ信号であるＩＦ信号をデジタル信号に変換する。受信機チャンネル５に受信された前記ＩＦ信号は前記受信機チャンネル５、受信機プロセッサ６、ナビゲーションプロセッサ７によって処理される。前記受信機チャンネル５は製造時Ｎ個のチャンネルを有するように設定されることができる。受信機プロセッサ６はそれぞれの衛星に対して複数個の擬似距離を発生させ各チャンネルに対して同位相中間周波数データＩと直交位相中間周波数データＱとの相関を実施する。前記ナビゲーションプロセッサ７は各衛星毎に異なる擬似距離を用いて位置値を設定する。前記使用者インターフェース８は位置データの表示に利用される。

図２は図１の受信機のＮ個のチャンネルのうち一つのチャンネルの構成を示すブロック図である。
前記Ａ/Ｄコンバーター４から受信されたデジタルＩＦ信号は同位相/直交位相乗算器１０に提供され、キャリア数値制御発振器（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｄｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、ＮＣＯ）１９により同位相サイン信号発生機（ｓｉｎｅ ｍａｐ）１１と直交位相コサイン信号発生機（ｃｏｓｉｎｅ ｍａｐ）１２、または直交位相サイン信号発生機１１と同位相コサイン信号発生機１２が順次に動作して発生させる信号と乗算される。同位相/直交位相乗算器１０の出力はサイン信号発生機１１の位相の同位相ＩＦ信号とコサイン信号発生機１２の位相の直交位相ＩＦ信号である。または、サイン信号発生機１１の位相の直交位相ＩＦとコサイン信号発生機１２の位相の同位相ＩＦ信号である。前記受信機プロセッサ６はドップラー（ｄｏｐｐｌｅｒ）周波数を発生させるためにキャリア数値制御発振器１９を制御する数値コードを発生させる。前記受信機プロセッサ６は且つＰＮコード発生機１６と連動するためにコード数値制御発振器１８に入力されるクロック制御信号を発生させる。衛星と関連された擬似ランダムコードはＰＮコード発生機１６により発生される。前記ＰＮコードはコードシフト１７によってシフトされ複数個の相関器１３に出力される。相関器１３は位相シフトされたＰＮコードを同位相/直交位相乗算器１０から受信したIデータ、Ｑデータと比較して相関を実施する。相関器１３から相関されたＩとＱデータは積分器１４に出力されて積分される。サンプリング値とも言われる前記積分値はメモリ１５に保存される。大体、受信機チャンネル５のうち前記積分器１４により各タップ毎に所定の間、例えば、約１ミリセカンドの間サンプリングされたすべてのサンプリング値をメモリ１５に保存する。所定の数のサンプリングの後、サンプリング値はＦＦＴ部２０に伝わり、高速フリエ変換を経て該当タップに対してピークが存在するかを決定する。万一、ピークが存在すると受信機プロセッサ６は周波数とコード値情報をタップから抽出して捕捉するための擬似距離を計算する。

万一、サンプリングされたタップにピークが存在しないと判断されると、ピークが存在するタップを見付けるまで前記サンプリングと相関処理、そしてＦＦＴ処理は反復される。
このような過程において多くの正のデータが受信機のメモリ１５に保存されるべきであることが確認できる。従って、十分な容量を有するメモリが要求される。また、メモリデータのアクセスが可能でなければならないのでメモリアクセス時間は捕捉速度に影響を及ぼし、よって、受信機の性能にも重要な要素である。

本発明は前記したように、従来の技術問題点を解決するためのもので、相関積分されたサンプル値をメモリに保存する前に同位相サンプルと直交位相サンプル値を一つに合算し合算されたサンプル値を臨界値と比較して臨界値以上の相関積分値のみをメモリの保存するＧＰＳ相関ピーク信号探索方法を提供することをその目的とする。
本発明の他の目的は、前記した方法を実施するためのシステムを提供することにある。

受信されたＧＰＳ信号を同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑに変換するコンバーターと、一つのタップに対して期待コードを発生させ前記同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑを前記期待コードと相関させサンプリングされたＩ値及びＱ値を出力する相関器と、前記サンプリングされたＩ値及びＱ値を変更されたＩ値及び変更されたＱ値にフィルタリングし前記変更されたＩ値及びＱ値を合算して変化データに出力するフィルターと、前記変化データを保存するメモリと、前記変化データにドメイン変換を実施して変換値を出力するドメイン変換部と、前記タップにピークが存在するかを決定するためにしきい値と前記変換値を比較する比較部と、を含むＧＰＳ受信機が提供される。
前記サンプリングされたＩ値及びＱ値は、現在のＩサンプル値と現在のＱサンプル値がすぐ以前のＩサンプル値またはＱサンプル値と互いに符号が異なるとき、正の値を有するように変更される。
例えば、前記変更されたＩ値及びＱ値は、サンプリングされたそれぞれのＩ値及びＱ値が同一の値で約分された値であり得る。

発明の一面によると、フィルターはサンプリングされたＩ値とＱ値のサインビットを遅延させて以前サイン値を出力する一対の遅延素子と現在のサンプリングされたＱ値の符号を前記以前サイン値と比較して互いに異なる場合、正の値を出力する一対のサインビット比較部を含み、前記フィルターは、サインビットを含んで前記変更されたＩ値及び変更されたＱ値を合算する動作を実施する加算器をさらに含む。
例えば、前記ドメイン変換部は高速フリエ変換部である。前記メモリは且つピークを有すると確認されたタップのサンプリングされたＩ値及びＱ値をさらに保存し、前記メモリはＳＲＡＭまたはＤＲＡＭであり得る。

本発明の他の一面によると、一つのタップの受信されたＧＰＳ信号を同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑに変換するコンバーターと、前記同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑを期待コードと相関させて方向を指示するサインビットを有するサンプリングされたＩ値及びＱ値を出力する相関器、少なくとも一つのサンプリングされたＩ値及びＱ値のサインビットをフィルタリングし前記サンプリングされたＩ値及びＱ値のサインビットの方向変化の数に基づいて前記タップの潜在的ピークが存在するかの可否を判断するフィルターと、潜在的ピークを有していると判断されたタップのサンプリングされたＩ値及びＱ値から導出されたデータにドメイン変換を実施し変換値を出力するドメイン変換部と、前記タップにピークが存在するかを決定するためにしきい値と前記変換値を比較する比較部とを含むＧＰＳ受信機が提供される。潜在的ピークを有していると判断されたタップのサンプリングされたＩ値及びＱ値から導出さるデータを保存するメモリが提供され、前記メモリはＳＲＡＭまたはＤＲＡＭであり得る。

例えば、前記データは符号変更されたＩ値を符号変更されたＱ値に足してサンプリングされたＩ値、Ｑ値から導出され、前記サンプリングされたＩ値及びＱ値は、現在のＩサンプル値または現在のＱサンプル値がすぐ以前のＩサンプル値またはＱサンプル値と互いに符号が異なるとき、正の値でフィルタリングされる。前記濾過されたＩ値、Ｑ値は、サンプリングされたそれぞれのＩ値とＱ値が同一の値で約分された値であり得る。前記フィルターはサンプリングされたＩ値及びＱ値のサインビットを遅延させて以前サイン値を出力する一対の遅延素子と現在のサンプリングされたＱ値の符号を前記以前サイン値と比べて互いに異なる場合、正の値を出力する一対のシングルビット比較部を含む。

一つ以上の衛星からＧＰＳ信号を受信する段階と、前記受信したＧＰＳ信号を同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑに変換する段階と、期待コードを発生させて前記同位相デジタル信号Ｉと直交移動デジタル信号Ｑを前記期待コードと相関させてサンプリングされたＩ値及びＱ値を出力する段階と、前記サンプリングされたＩ値及びＱ値を変更されたＩ値及び変更されたＱ値でフィルタリングし、前記変更されたＩ値及び変更されたＱ値を合算して変化データに出力する段階と、前記変化データをメモリに保存する段階と、前記変化データにドメイン変換を実施して変換値を出力する段階と、前記タップにピークが存在するかを決定するためにしきい値と前記変換値とを比較する段階と、を含むことを特徴とする位置決定のためのＧＰＳ信号処理方法も提供される。前記サンプリングされたＩ値またはＱ値は、現在のＩサンプル値または現在のＱサンプル値がすぐ以前のＩサンプル値またはＱサンプル値が互いに符号が異なるとき、負の値を有するように変更されることができる。前記変更されたＩ値及び変更されたＱ値は、サンプリングされたそれぞれのＩ値とＱ値が同一の値で約分された値で、前記約分された値は１/２で約分された値であり得る。前記フィルタリング段階は、サンプリングされたＩ値とＱ値のサインビットを遅延させて以前サイン値を出力する段階と、現在のサンプリングされたＱ値の符号を前記以前サイン値と比べて互いに異なる場合、負の値を出力する段階と、を含む。また、サインビットを含んで前記変更されたＩ値及び前記変更されたＱ値を合算する段階をさらに含むこともできる。

前記ＧＰＳ信号処理方法はピークを有すると確認されたタップのサンプリングされたＩ値及びＱ値を前記メモリにさらに保存する段階をさらに含むことができる。
タップで受信したＧＰＳ信号を同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑに変換する段階と、前記同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑを期待コードと相関させて方向を指示するサインビットを有するサンプリングされたＩ値、Ｑ値を出力する段階と、少なくとも一つのサンプリングされたＩ値及びＱ値のサインビットを濾過し前記サンプリングされたＩ値及びＱ値のサインビットの方向変化の数に基づいてタップに潜在的ピークが存在するかの可否を判断する段階と、潜在的ピークを有すると判断されたタップのＩ値及びＱ値から導出されるデータにドメイン変換を実施し変換値を出力する段階と、前記タップにピークが存在するかを決定するためにしきい値と前記変換値とを比較する段階と、を含むさらに外の信号処理方法が提供される。

前記ＧＰＳ信号処理方法は、例えば、潜在的ピークを有していると判断されたタップのサンプリングされたＩ値及びＱ値から導出されるデータをメモリに保存する段階を更に含むことができる。

本発明の他の一面によると、同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑを期待コードと相関させて方向を指示するサインビットを有するサンプリングされたＩ値及びＱ値を出力する段階と、少なくとも一つのサンプリングされたＩ値及びＱ値のサインビットを濾過して、前記サンプリングされたＩ値及びＱ値のサインビットの方向変化回数に基づいて、タップに潜在的ピークが存在するかの可否を判断する段階と、潜在的ピークを有していると判断されたタップのサンプリングされたＩ値及びＱ値から導出されるデータにドメイン変換を行って変換値を出力する段階と、前記タップにピークが存在するかを決定するために、しいき値と前記変換値を比較する段階と、を含むことを特徴とするＧＰＳ信号処理方法をプロセスにより行うことができる保存コードを有するプログラム保存装置が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を具体的に説明する。類似する部分や等価的な部分については、説明を単純化するために類似な参照番号を付与した。

図３は、本発明の一実施例によるＧＰＳ受信機の構成を示したブロック図である。

図３に図示された受信機の構成要素の動作は、フィルター３０を除くと、図２の構成要素と同じである。前記フィルター３０は、積分器１４から出力されたサンプリング値ＩとＱ値を受信するように形成される。本発明の少なくとも一つの実施例によると、前記フィルター３０は、サンプリングされた値から減少されたデータセットが選択されて、メモリ１５に保存されるようにサンプリングされたＩ値、Ｑ値を変更する。本発明の他の実施例によると、前記フィルター３０は、サンプリングされたＩ値、Ｑ値から相関特性を抽出して、前記Ｉ値、Ｑ値を選択的に保存するか、スクリーン過程によってこれを変化させる。ピークを有しないと判断されたタップのサンプリングＩ値、Ｑ値は捨てられて、メモリに保存されない。保存されたデータをＦＦＴ部２０により処理して、ピークタップが存在するかを判断する過程は、減少されたデータセットと要求されるメモリ１５容量が減少されるので、電力消費が低減し、メモリ１５の物理的サイズも減少してより効率的である。

図４は、本発明の一実施例による図３のフィルターの構成を図示したブロック図である。積分器１４から出力されたサンプリングされたＩ値、Ｑ値は、一対の遅延素子２３，２４とサインビット比較部２５，２６に入力される。本発明の実施例を説明するために、サンプリングされたＩ値とＱ値は、１６ビット値とし、サンプリング周期は１ミリセカンドとする。又、各サンプルフレームは、１６個のサンプルを有することとする。本発明の思想を離れることなく、他のビット数、他のサンプリング周期、他のサンプリングフレームが使用できることは当然なことである。

図４に示したように、サンプリングされたＩ値、Ｑ値に一つのサインビットを加えたそれぞれの１６ビットデータが前記フィルター３０のｎ個のタップのうち、一つのタップに入力される。タップ０の回路が図４に図示されている。前記サインビットは、サインビット比較部２５に入力される前に、前記サインビットを一つクロック遅延させる遅延素子２３に入力される。前記サインビット比較部２５は、以前のサンプリングされたＩデータのサイン値を、現在のサンプリングされたＩデータのサイン値と比較する。前記サインビット比較部２５は、現在のサインビットが以前のサインビットと異なると、正の値を意味する論理値０を出力する。前記遅延素子２４と前記サインビット比較部２６は、サンプリングされたＱデータに対して前述した動作を行う。このようにサンプリングされたＩデータ、Ｑデータのサイン（又は、方向）は、時間によるサンプリングデータの方向によって変更される。変更されたＩデータ、Ｑデータは、加算器２７に入力され、サインビットが含まれた変更されたＩデータ、Ｑデータがここに加算される。前記加算されたデータは、「変化データ（ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｄａｔａ）」である。本実施例によると、変更されたＩデータ、Ｑデータから加算された１６個の変化データがメモリ１５に保存されるために出力される。前記保存されたデータは、ＦＦＴ部２０によりフーリエ変換を経て、実際的なピーク値が該当タップに存在するかが判断される。サインビット比較部２５，２６は、例えば、否定排他的論理和（ＸＮＯＲ）を用いて具現されることができる。サインビット比較部は、排他的論理和（ＸＯＲ）を用いても具現されることができるのは自明であり、この際、比較値は負の値である（論理「１」）。現在のサンプル値と以前のサンプル値がＸＮＯＲを用いて同じ符号を有するか、ＸＯＲを用いて異なる符号を有する時、前記カウンター２８は論理「１」の数字をカウントする。仮に、ピークがこのタップに形成されなかったら、次タップに対して前述した過程が反復される。

図５は、本発明の他の実施例による図３のフィルターの構成を図示したブロック図である。図５を参照すると、加算器２７の変化されたＩデータ、Ｑデータの加算を通じて、負の値の結果が得られる度に、論理「１」の信号がカウンター２８に出力されて当該タップのカウントを増加させる。前記カウンター２８は、それぞれのタップをデータサンプリングする以前に０に設定されている。サンプリングされたフレーム、例えば、１６サンプルを完了して、最終カウント値が論理回路２９の予め設定されたしきい値と比較される。仮に、カウント値が、例えば、１６個のうちの１２個のように、予め設定されたしきい値より大きいと、タップ０のデータは潜在的ピーク値に判断される。この際、未知のタップのサンプリングされたＩ値、Ｑ値は、メモリ１５に保存されている。前記保存されたデータは、ＦＦＴ部２０と受信機プロセス６により処理され、ピークが当該タップに存在するかが判断される。仮に、いかなるタップのカウント値も前記予め設定されたしきい値より大きくないと、サンプリングされたＩ値、Ｑ値、変更されたＩデータ、Ｑデータ、そして変化データは、前記メモリ１５に保存されていない。このデータは捨てられる。

図６は、本発明の他の実施例による図３のフィルターの構成を図示したブロック図である。図６を参照すると、サンプリングＩ値、Ｑ値でなく、前記加算器２７から出力された前記変化データが予め設定されたしきい値より大きいカウント値として論理回路２９により判断されてメモリ１５に出力される。

本実施例によると、潜在的ピークタップの前記変化データは保存され、ＦＦＴ部２０と受信機プロセス６により処理される。このようにメモリ１５に保存されたデータセットは、積分器１４から出力されたサンプリングＩ値、Ｑ値のデータセットより減少することになる。
表１は、本発明の一実施例によるタップから受信されたデータとこれをフィルター２０により処理する過程の一例を示している。

表１において、積分器１４から出力され、フィルター３０に入力される１６個のＩサンプル値、Ｑサンプル値がＩ列、Ｑ列に図示される。変更されたＩ値、Ｑ値は、Ｉ′、Ｑ′列にそれぞれ図示される。ここに示したように、各サンプル値の符号は、現在のＩサンプル値、Ｑサンプル値と以前のＩサンプル値、Ｑサンプル値の間に符号変化が発生した時に正の値を有する。前記Ｉサンプル値は、前記遅延素子２３とサインビット比較部２５により変更され、前記Ｑサンプル値は前記遅延素子２４と前記サインビット比較部２６により変更される。前記変更されたＩサンプル値、Ｑサンプル値は加算器２７により加算されて変化値を出力する。このような合算は、表１の変化値（Ｉ′＋Ｑ′）で表記された列に示している。前記加算器２７は、Ｉ′値とＱ′値の符号を考慮してＩ′とＱ′の値を合算する。前記加算器２７から負の値が出力される度に、カウンター２８のカウンター値が増加される。表１の「カウント値」列に示したように、本タップのデータのカウント値は、１６個サンプルのフレームのうち、７個である。これは、変更されたＩ′サンプル値とＱ′サンプル値の和のうち、７個の負の値が存在することを意味する。表１は、ピークを有しないタップのデータを図示している。

当業者ならタップのピークが存在するためには、Ｉ値、Ｑ値がＩサンプル値に該当するクラスター、Ｑサンプル値に該当するクラスターの二つのクラスター形態として現われることが分かるはずである。図７は、０の軸としてそれぞれ他の方向にスウィングするサンプリングされたＩ値、Ｑ値を図示している。当業者は、図７に図示されたグラフを参照すると、この未知のタップがピークを有していないことが分かる。

本発明の実施例によると、表１に示したように、前記カウント値はサンプリングされたＩ値、Ｑ値が０を軸として方向が変わった回数を測定した値である。従って、１６個のデータセットのうち、７個のカウント値は０の軸から離れて群集されず、０の軸を周囲としてそれぞれ他の方向にスウィングするデータポイントを有しているデータセットと理解されることができる。１６個のうち、７個のカウント値から前記タップは、ピークを有しないタップとして判断され捨てられることができる。

表２は、ピークを有するタップのサンプリングされたＩ値、Ｑ値を図示している。表２に示したように、サンプリングされたＩ値、Ｑ値は、１６個のサンプルが全て同じ方向に群集されている。又、Ｉサンプル値、Ｑサンプル値の方向が殆ど変化しないか、全く変化しないことを示しているので、図４に図示されたフィルターにより変更されたサンプリングＩ値、Ｑ値（Ｉ′とＱ′）が１６個のサンプルが必ず負の符号を有するように変更されたことが分かる。従って、前記加算器２７の出力（Ｉ′＋Ｑ′）は、０の軸上に群集されているより大きい負の値を有する。それぞれの変化値（Ｉ′＋Ｑ′）が負の値なので、前記カウンターは１６回をカウントしてカウント値として１６を有することになる。これは、ピークを有するタップとして認識される。

図８は、表２に示したＩサンプル値とＱサンプル値を示したグラフである。

表２を参照すると、Ｉサンプル値とＱサンプル値に対する二つのデータ群集が存在することが分かる。本発明の実施例によると、ピークが特定タップに存在するかを判断するために、変化値（Ｉ′＋Ｑ′）はメモリ１５に保存され、保存された変化値はＦＦＴ部２０により処理されてピークが存在するかを探索する。ピークが存在するかの可否は、ＦＦＴ部２０により変換された変化値をピークの存在を定義する所定の値と比較して判断することができる。ピークがタップに存在すると判断されると、前記サンプリングされたＩ値、Ｑ値から前記周波数、コード値、位相オフセットが抽出されて擬似距離を計算する。或いは、データセットをより減少させるために、サンプリングされたＩ値、Ｑ値がフィルターを通過する前に、分数乗算器により１／２、１／４等で乗数され、フィルター３０とＦＦＴ部２０により処理されることができる。前記乗算器（図示せず）は、前記フィルター３０の一部分で構成されるか、前記積分器１４と前記フィルター３０との間に形成されることができる。

図９は、ピークが存在するかを決定するために、本発明の一実施例によるタップから受信したデータの処理過程を図示した順序図である。図示されたように、本発明の本実施例による前記受信機は、タップからＩ値とＱ値を受信する（段階７１）。積分された相関値のＮ個のサンプル（サンプリングされた値）は、フィルター３０に出力される（段階７２）。本実施例によると、Ｎは１６であり、積分期間は１ミリセカンドである。前記サンプリングされたＩ値とＱ値は、前記フィルター３０で受信される（段階７３）。前記サンプリングされたＩ値とＱ値は、現在のＩサンプル値、Ｑサンプル値と以前のＩサンプル値、Ｑサンプル値の間に符号変化が発生した時に正の値を有するように変更される（段階７４）。前記変更されたＩ値とＱ値は、加算器２７により加算される（段階７５）。それぞれＮ個のＩ値とＱ値がサンプリングされると（段階７６）、前記変更されたＩ値とＱ値の加算された値（変化値）は、メモリ１５に保存される（段階７７）。前記保存されたデータは、ＦＦＴ部２０により処理され（段階７８）、前記ＦＦＴ変換された値は、最大値がピーク値であるかを判断するために、与えられたしきい値と比較される（段階７９）。その後、前記値がコード数値制御発振器１８の位相オフセットとして最大値である場合に、Ｉ値とＱ値は保存される（段階８０）。以後、ピークが存在するかの可否を判断する（段階８１）。ピークが存在すると、ナビゲイションプロセッサ７は擬似距離、位相オフセットなどを計算する（段階８３）。ピークが存在しないと、次探索周波数とコード遅延値を設定し（段階８２）、段階７１から再度反復行う。

本発明の他の実施例によると、図５の前記カウント２８のカウント値と表１及び表２のカウント値は、該当タップのピーク存在の可否を判断するために用いられる。ピークがタップに存在する場合には、カウント値はサンプル数と前記サンプリングされたＩ値、Ｑ値の数と近似になる。本実施例においては、ピークタップのカウント値は１６に近接しなければならない。従って、例えば、しきい値が１４と設定され、前記カウント値が１４より大きい場合、現在タップにピークが存在すると判断する。本実施例によると、サンプリングされたＩ値、Ｑ値は、処理のためにメモリ１５に保存される。前記しきい値より小さいカウント値を有するタップのＩサンプル値、Ｑサンプル値はピークが存在しないと判断され、該当Ｉサンプル値、Ｑサンプル値はメモリ１５に保存されない。このようなＩサンプル値、Ｑサンプル値は捕捉動作のために使用されず捨てられる。

図１０は、本実施例による処理過程の一例を図示している。図示したように、前記受信機はタップからＩ値とＱ値を受信する（段階９１）。積分された相関値のＮ個のサンプル（サンプリングされた値）はフィルター３０に出力される。前記サンプリングされたＩ値とＱ値は、フィルター３０で受信される（段階９３）。前記サンプリングされたＩ値とＱ値は、現在のＩサンプル値、Ｑサンプル値と以前のＩサンプル値、Ｑサンプル値の間に符号変化が発生した時に、正の値を有するように変更される（段階９４）。前記変更されたＩ値とＱ値は、加算器２７により加算される（段階９５）。それぞれＮ個のＩ値とＱ値がサンプリングされると（段階９６）、前記カウント値が論理回路２９の現在しきい値と比較される（段階９７）。仮に、前記カウント値が現在しきい値より大きいか、同じであると、未知のタップは潜在的にピークを有していると判断される。このような場合に、前記サンプリングされたＩ値、Ｑ値はメモリ１５に保存される（段階９８）。前記保存されたデータは、ＦＦＴ部２０により処理され（段階９９）、前記ＦＦＴ変換された値はタップにピークが存在するかを判断するために、与えられたピークしきい値と比較される（段階１００）。以後、ピークが存在するかの可否を判断する（段階１１０）。ピークが存在すると、擬似距離、位相オフセット等を計算するための後処理が行われる（段階１２０）。ピークが存在しないと、次探索周波数とコード遅延値を設定し（段階１３０）、段階９１から再度反復行う。

図１１は、本実施例による処理過程の一例を図示している。図示したように、本発明の本実施例による前記受信機は、タップからＩ値とＱ値を受信する（段階２１１）。本実施例によると、Ｎは１６であり、積分期間が１ミリセカンドである。前記サンプリングされたＩ値とＱ値は、前記フィルター３０で受信される（段階２１３）。

前記サンプリングされたＩ値とＱ値は、現在のＩサンプル値、Ｑサンプル値と以前のＩサンプル値、Ｑサンプル値の間に符号変化が発生した時に正の値を有するように変更される（段階２１４）。前記変更されたＩ値とＱ値は、加算器２７により加算される（段階２１５）。それぞれＮ個のＩ値とＱ値がサンプリングされると（段階２１６）、前記カウント値が論理回路２９の現在しきい値と比較される（段階２１７）。仮に、前記カウント値が現在しきい値より大きいか、同じであると、未知のタップは潜在的にピークを有していると判断される。このような場合に、前記加算されたＩ値及びＱ値はメモリ１５に保存される（段階２１８）。前記保存されたデータは、ＦＦＴ部２０により処理され（段階２１９）、前記ＦＦＴ変換された値はタップにピークが存在するかを判断するために、与えられたピークしきい値と比較される（段階２２０）。前記値がコード数値制御発振器１８の位相オフセットとして最大値である場合に、Ｉ値とＱ値は保存される（段階２２１）。以後、ピークが存在するかの可否を判断する（段階２２２）。ピークが存在すると、擬似距離、位相オフセット等を計算するための後処理が行われる（段階２２３）。ピークが存在しないと、次探索周波数とコード遅延値を設定し（段階２２４）、段階２１１から再度反復行われる。

前述したように、前記フィルター３０と前記カウンター２８を用いる本発明の他の実施例によると、前記カウント値は潜在的なピークが未知のタップに存在するかを判断するために用いられる。前記タップが潜在的なピークを有していると判断されると、以前の実施例のようにサンプリングされたＩ値とＱ値を保存することでなく、変換値（Ｉ′＋Ｑ′）がメモリ１５に保存される。そして、前記貯蔵されたデータは、ピークがタップに存在するかを判断するために、ＦＦＴ部２０により処理される。本実施例によると、潜在的なピークが存在しないと判断されたタップのサンプリングされたＩ値とＱ値、変換値（Ｉ′＋Ｑ′）はメモリ１５に保存されず、又は処理されない。前記メモリ１５は半導体メモリであり、例えば、ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭである。

メモリ１５に保存されるデータセットをより減少させるために、サンプリングされたＩ値、Ｑ値がフィルター３０を通過する前に、分数乗算器により１／２、１／４等で乗数されて値が減少されることができる。前記乗算器／シフター（図示せず）は、前記値が図４の加算器２７に入力される前に具現されることができる。

表３は、サンプリングされたＩ値とＱ値、約分されたＩ値、Ｑ値、変換値（Ｉ１／２＋Ｑ１／２）、そしてピークを有するタップのカウント値を示している。

図１２は、ピーク値が存在するタップ（表１）と存在しないタップ（表３）の変化データの値を示したグラフである。これを参照すると、ピークを有するタップは０軸から離れて群集する群集傾向があり、ピークを有しないタップは０の軸周囲にそれぞれ他の方向にスウィングする傾向があることが分かる。

本発明による通常の知識を有する当業者なら、前記実施例においてはフィルターが回路で構成されているが、前記フィルターはソフトウェアで具現されるか、プロセッサにより実行されるコードを保存する保存装置により前記フィルターの機能を具現することができるのは既に知っているはずである。前記保存装置は、例えば、フラッシュメモリやＲＯＭである。

以上で説明したように、本発明では相関積分されたサンプル値をメモリに保存する前に、同位相サンプル値と直交相サンプル値を一つで合算して、合算されたサンプル値を臨界値と比較して臨界値以上の相関積分値のみをメモリに保存することにより、メモリ保存容量を減少させることができ、相関ピーク探索のためのプロセッサとメモリアクセス回数を減少させることにより、ハードウェア負担を低減させて捕捉速度を向上させることができる。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

従来のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。 図１の受信機のＮ個のチャンネルのうち一つのチャンネルの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例による図３のフィルターの構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施例による図３のフィルターの構成を示すブロック図である。 本発明のさらにまたの実施例による図３のフィルターの構成を示すブロック図である。 表１に提示された１６個の各Ｉサンプル値とＱサンプル値を示す図面である。 表２に提示された１６個の各Ｉサンプル値とＱサンプル値を示す図面である。 本発明の一実施例によるＧＰＳ信号処理過程を示す順序図である。 本発明の一実施例によるＧＰＳ信号処理過程を示す順序図である。 本発明の一実施例によるＧＰＳ信号処理過程を示す順序図である。 ピーク値が存在しないタップ（表１）と存在するタップ（表３）に対する変化データの値を示すグラフである。

符号の説明

１０ 乗算器
１３ 相関器
１４ 積分器
１５ メモリ
２０ ＦＴＦ部
２５ サインビット比較部
２７ 加算器
３０ フィルター

Claims (16)

1. 受信されたＧＰＳ信号を同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑに変換するコンバーターと、
   一つのタップに対して期待コードを発生させ前記同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑを前記期待コードと相関させてサンプリングされたＩ値及びＱ値を出力する相関器と、
   前記サンプリングされたＩ値及びＱ値に、それぞれ一つのサインビットを加え、前記サインビットを遅延させた以前サインビットと現在のサインビットとを比較し、ビットが異なれば正の値として出力される変更されたＩ値及び変更されたＱ値を基にフィルタリングするため、前記変更されたＩ値及びＱ値を合算して変化データに出力するフィルターと、
   前記変化データを保存するメモリと、
   前記変化データにドメイン変換を実施し、前記タップにピークが存在するかの可否を判断するドメイン変換部と、を含み、
   前記変更されたＩ値及びＱ値は、サンプリングされたそれぞれのＩ値及びＱ値が同一の値で約分された値であることを特徴とするＧＰＳ受信機。
2. 前記サンプリングされたＩ値及びＱ値は、現在のＩサンプル値または現在のＱサンプル値がすぐ以前のＩサンプル値またはＱサンプル値と互いに符号が異なるとき、正の値を有するように変更されることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機
3. 前記約分された値は１/２で約分された値であることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
4. 前記フィルターは
   サンプリングされたＩ値及びＱ値のサインビットを遅延させて以前サイン値を出力する一対の遅延素子と、
   現在のサンプリングされたＩ値及びＱ値の符号を前記以前サイン値と比べて互いに異なる場合、正の値を出力する一対のシングルビット比較部と、を含むことを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
5. 前記フィルターは、サインビットを含み前記変更されたＩ値及びＱ値を合算する動作を実施する加算器をさらに含むことを特徴とする請求項４記載のＧＰＳ受信機。
6. 前記ドメイン変換部は高速フーリエ変換部であることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
7. 前記メモリはピークを有すると確認されたタップのサンプリングされたＩ値及びＱ値をさらに保存することを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
8. 前記メモリはＳＲＡＭまたはＤＲＡＭであることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
9. 一つ以上の衛星からＧＰＳ信号を受信する段階と、
   前記受信したＧＰＳ信号を同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑに変換する段階と、
   期待コードを発生させ前記同位相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑを前記期待コードと相関させてサンプリングされたＩ値及びＱ値を出力する段階と、
   前記サンプリングされたＩ値及びＱ値に、それぞれ一つのサインビットを加え、前記サインビットを遅延させた以前サインビットと現在のサインビットとを比較し、ビットが異なれば正の値として出力される変更されたＩ値及び変更されたＱ値を基にフィルタリングするため、前記変更されたＩ値及びＱ値を合算して変化データに出力する段階と、
   前記変化データをメモリに保存する段階と、
   前記変化データにドメイン変換を実施し、前記タップにピークが存在するかの可否を判断する段階と、を含み、
   前記変更されたＩ値及びＱ値は、サンプリングされたそれぞれのＩ値及びＱ値が同一の値で約分された値であることを特徴とする位置決定するためのＧＰＳ信号処理方法。
10. 前記サンプリングされたＩ値またはＱ値は、現在のＩサンプル値または現在のＱサンプルが値すぐ以前のＩサンプル値またはＱサンプル値と互いに符号が異なるとき、負の値を有するように変更されることを特徴とする請求項９記載のＧＰＳ信号処理方法。
11. 前記変更されたＩ値と前記変更されたＱ値は、サンプリングされたそれぞれのＩ値とＱ値が同一の値で約分された値であることを特徴とする請求項９記載のＧＰＳ信号処理方法。
12. 前記約分された値は１/２で約分されたことを特徴とする請求項１１記載のＧＰＳ信号処理方法。
13. 前記フィルタリング段階は、
    サンプリングされたＩ値とＱ値のサインビットを遅延させて以前サイン値を出力する段階と、
    現在のサンプリンされたＩ値及びＱ値の符号を前記以前サイン値と比較して互いに異なる場合、負の値を出力する段階と、を含むことを特徴とする請求項９記載のＧＰＳ信号処理方法。
14. 前記フィルタリング段階は、
    サインビットを含んで前記変更されたＩ値及びＱ値を合算する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９記載のＧＰＳ信号処理方法。
15. 前記ドメイン変換は高速フーリエ変換部であることを特徴とする請求項９記載のＧＰＳ信号処理方法。
16. 前記ＧＰＳ信号処理方法はピークを有すると確認されたタップのサンプリングされたＩ値及びＱ値を前記メモリにさらに保存し、そうでない他のサンプリングされたＩ値及びＱ値は保存しない段階をさらに含むことを特徴とする請求項９記載のＧＰＳ信号処理方法。

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