JP4634639B2 - Ｇｎｓｓ受信方法、ｇｎｓｓ受信機およびｇｎｓｓ受信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のアンテナによりＧＰＳ衛星やＧＬＯＮＡＳＳ衛星などのＧＮＳＳ衛星から受信した搬送波の差分を利用してアンテナ間の相対位置等を求めるＲＴＫ（実時間キネマテック）測位等に適用して好適なＧＮＳＳ受信方法、ＧＮＳＳ受信機およびＧＮＳＳ受信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、ＧＮＳＳの代表例としてＧＰＳを例として説明する。
【０００３】
ＧＰＳは、複数のＧＰＳ衛星（以下、衛星という。）からの信号を受信機により受信して、衛星と受信機間の距離から幾何学的に受信機の位置を求める測位システムである。
【０００４】
衛星からの信号は擬似雑音符号（以下、コードという。）で位相変調されており、衛星毎に異なるコードパターンを割り当てることにより受信機で信号を分離して受信することができるようになっている。
【０００５】
このコードのみを用いて絶対位置を測位する方法を単独測位と呼んでいる。
【０００６】
これに対して干渉測位と呼ばれる測位方式は、衛星が送信する信号を、異なる位置に配された２つのアンテナで受信し、受信した信号の搬送波を利用して、その位相角のアンテナ間の差分を計測して２点間の相対的な位置関係を求めるので、単独測位に比較して精度を格段に向上させることができる。
【０００７】
ところで、単独測位に用いられるコード、あるいは衛星の軌道情報や時刻補正情報等からなる航法メッセージを搬送波に乗せるためにＰＳＫ（位相偏位変調）変調という変調方式を採用している。ＰＳＫ変調は、周知のように、搬送波の位相に変化を与える変調方式であり、ＧＰＳ信号の場合は、０゜、１８０゜で位相変調されている。これにより、衛星からの信号の追尾には極性の異なる２つの安定点が存在することになり、位相計測時には１／２サイクル単位の波数不確定要素（以下、バイアスという。）が生じる。これは、ＧＰＳの場合、約１０［ｃｍ］の測距誤差に相当する。
【０００８】
ここで、ＧＰＳの航法メッセージの構成について説明する。
【０００９】
図５Ａに示すように、ＧＰＳの航法メッセージは、１２．５分で一巡するマスターフレームで構成されている。１個のマスターフレームは、２５個の主フレームから構成されており、各主フレーム（３０秒、１５００ビット）は、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、６秒毎の５個のサブフレームに分かれている。
【００１０】
各サブフレームは、３００ビットのデータから構成され、各サブフレームの先頭部分には、図５Ｃに示すように、プリアンブル（preamble）と呼ばれる８ビットの固定同期パターンが存在する。
【００１１】
図６は、従来の１／２サイクル単位のバイアス決定方法の説明に供される図である。
【００１２】
従来の１／２サイクル単位のバイアス決定方法では、受信した航法メッセージを含むデータパターンが、プリアンブルのパターン（図６Ａに示すパターン）、もしくは、そのビットを反転させたパターン（図６Ｂに示すパターン）のどちらのパターンに一致するのかを検出し、その極性を判定していた。
【００１３】
しかしながら、サブフレーム中のプリアンブルを用いて極性を判定するこの方式では、６秒周期で送信されてくるプリアンブルを用いているため、追尾開始のタイミングによっては最大で６秒程度のタイムラグを持つことになる。
【００１４】
その上、プリアンブルに続く航法データ中に、プリアンブルと同じパターンが紛れている可能性を考慮すると、より確実に１／２バイアスの決定を行うためには、サブフレーム１個分の中からプリアンブルのパターンを検索する必要があり、１／２サイクル単位のバイアス決定にかかる時間は６秒以上必要になる。
【００１５】
すなわち、図６Ｃにおいて、追尾開始時刻ｔ０からトラッキングを開始し、そのトラッキング開始時刻ｔ０から、収集した航法データ列についてのプリアンブルのパターンの検出が開始される。この場合、プリアンブルの最初の検出時刻は時刻ｔ１となり、１サブフレーム分の航法データについてのチェック完了時刻は時刻ｔ２となる。つまり、１／２サイクル単位のバイアス決定時刻は時刻ｔ２となり、当該搬送波が使用可能になるまでには時刻ｔ０〜ｔ２のタイムラグが発生することになる。
【００１６】
なお、トラッキングは、正相と逆相のどちらかになるので、受信した航法データパターンが、プリアンブルパターンであれば、正相であってバイアスのずれが存在しない。その一方、受信した航法データパターンがプリアンブルを反転したパターンであれば逆相で１／２サイクルバイアスのずれが存在すると決定する。
【００１７】
図７は、上述した従来の１／２サイクル単位のバイアス決定方法が適用された従来技術に係るＧＰＳシステム１０のブロック図を示している。
【００１８】
このＧＰＳシステム１０は、位置が既知であり測位の基準となる基準局受信機（単に、基準局ともいう。）１１と位置を測位しようとする観測局受信機（単に、観測局ともいう。）１２とから構成される。
【００１９】
基準局受信機１１と観測局受信機１２とは、ＧＰＳ信号を受信するために各受信機１１、１２に付属するＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂと、ＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂで受信したＧＰＳ衛星からの信号を処理する受信信号処理部１４ａ、１４ｂと、受信信号処理部１４ａ、１４ｂにそれぞれ接続される演算部１８ａ、１８ｂと、演算部１８ａ、１８ｂにそれぞれ接続される基準局データを送信する送受信アンテナ１５ａと、基準局データを受信する送受信アンテナ１５ｂと、基準局データ出力部１６と、基準局データ受信部１７とから構成される。
【００２０】
なお、演算部１８ａと１８ｂは、入出力制御部２１ａ、２１ｂと、１／２サイクルバイアス判定部２２ａ、２２ｂと、搬送波処理部２３と、測位処理部２４とを備えている。
【００２１】
ここで、まず、基準局受信機１１での信号の流れについて説明する。ＧＰＳ衛星からの信号は、ＧＰＳアンテナ１３ａで受信される。受信信号処理部１４ａは、ＧＰＳアンテナ１３ａで受信した衛星信号の中間周波数への周波数変換およびＡ／Ｄ変換を行う。さらに、受信信号処理部１４ａは、搬送波処理部２３から指示された周波数、位相情報に基づき搬送波相関処理、コード相関処理などを行い、搬送波位相データと航法データを抽出する。抽出された搬送波位相データは、入出力制御部２１ａを介して搬送波処理部２３へ出力される。
【００２２】
また、１／２サイクルバイアス判定部２２ａでは、入出力制御部２１ａを介して得た航法データから上述した方法により１／２サイクル単位のバイアス値を決定する。決定したバイアス値は、搬送波処理部２３へ出力される。
【００２３】
搬送波処理部２３では、入力された搬送波位相データおよび決定した１／２サイクル単位のバイアスから搬送波位相の絶対値を算出し、入出力制御部２１ａ、基準局データ出力部１６および送受信アンテナ１５ａを介して観測局受信機１２へ送信する。
【００２４】
次に、観測局受信機１２での信号の流れについて説明する。観測局受信機１２では、測位処理部２４において、基準局受信機１１と同様の方法で得られた自局の搬送波位相データと、基準局データ受信アンテナ１５ｂで受信した基準局の搬送波位相データとの差分をとり、干渉波測位方式により測位を行い、位置、速度および時刻情報等を得る。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＧＰＳ衛星から送信される搬送波を用いた測位システムにおいては、遮蔽物等による衛星信号の受信の中断がしばしば発生する。たとえば、ＲＴＫ測位等による測位中に、観測局受信機１２が移動する場合には、周囲の木や建物などの遮蔽物による受信の中断が発生し易い。この場合、一旦、受信の中断が発生したときに、１／２サイクル単位のバイアス値決定に時間がかかると、測位使用可能衛星数の減少、さらには、測位率の低下を誘発するという問題が発生する。
【００２６】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、衛星信号の受信の中断等の事態が発生しても、迅速に１／２サイクルのバイアス値を決定し、したがって、迅速に再測位を行うことを可能とするＧＮＳＳ受信方法、ＧＮＳＳ受信機およびＧＮＳＳ受信システムを提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この項では、理解の容易化のために、必要に応じて添付図面中の符号を付けて説明する。したがって、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。
【００２８】
この発明に係るＧＮＳＳ受信方法は、基準アンテナおよび観測アンテナで、それぞれＧＮＳＳ衛星からの信号を受信し、該信号からそれぞれ前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを抽出する受信・抽出過程（（Ｓ１）（Ｓ２）（Ｓ４）（Ｓ５））と、前記受信・抽出過程で抽出した同時刻の両航法データにつき、付加されている前記時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較する比較過程（Ｓ６）と、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの前記搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定する決定過程（Ｓ７）とを有することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００２９】
この発明によれば、１／２サイクル単位のバイアス値を、基準アンテナと観測アンテナでそれぞれ受信した信号に係る航法データの比較結果に基づく極性により決定（すなわち、同時刻の両航法データにつき、付加されている時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較し、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定）しているので、従来技術に比較して迅速に１／２サイクル単位のバイアス値を決定することができる。たとえば、ＧＮＳＳ衛星が、ＧＰＳ衛星の場合、比較決定のために要する最小時間は、１ビット（２０ｍｓ）である。
【００３０】
この発明に係るＧＮＳＳ受信機は、基準アンテナおよび観測アンテナで、それぞれＧＮＳＳ衛星からの信号を受信し、該信号からそれぞれ前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを抽出する受信・抽出手段（（１３ｃ）（１４ｃ）（１３ｂ）（１４ｂ））と、前記受信・抽出手段で抽出した同時刻の両航法データにつき、付加されている前記時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較する比較手段（２２ｃ）と、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの前記搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定する決定手段（２２ｃ）とを備えることを特徴とする（請求項２記載の発明）。
【００３１】
この発明によれば、１／２サイクル単位のバイアス値を、基準アンテナと観測アンテナでそれぞれ受信した信号に係る航法データの比較結果に基づく極性により決定（すなわち、同時刻の両航法データにつき、付加されている時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較し、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定）しているので、従来技術に比較して迅速に１／２サイクル単位のバイアス値を決定することができる。この場合においても、ＧＮＳＳ衛星が、ＧＰＳ衛星の場合、比較決定のために要する最小時間は、１ビット（２０ｍｓ）である。
【００３２】
この発明に係るＧＮＳＳ受信システムは、ＧＮＳＳ衛星からの信号を受信する少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナから得られる搬送波の位相を計測し、計測した位相の差分から前記ＧＮＳＳアンテナ間の相対位置を計測するＧＮＳＳ受信システムにおいて、前記少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナの内、一方のＧＮＳＳアンテナで受信した信号から前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを得、これらを前記ＧＮＳＳ衛星の第１の航法データと第１の搬送波位相データとして出力する第１の処理部（（１３ａ）（１４ａ）、（１５ａ）（１６ａ））と、前記少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナの内、他方のＧＮＳＳアンテナで受信した信号から前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを得、これらを前記ＧＮＳＳ衛星の第２の航法データと第２の搬送波位相データとして保持するとともに測位処理を行う第２の処理部（（１３ｂ）（１４ｂ）（２２ｃ）（３４））とを備え、前記第２の処理部は、同時刻の前記第１および第２航法データにつき、付加されている前記時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較し、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記一方および前記他方のＧＮＳＳアンテナの前記搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定することを特徴とする（請求項３記載の発明）。
【００３３】
この発明によれば、第２の処理部でのみ１／２サイクル単位のバイアス値を決定すればよいので、１／２サイクル単位のバイアス値を迅速に決定することができる。この場合においても、ＧＮＳＳ衛星が、ＧＰＳ衛星の場合、比較決定のために要する最小時間は、１ビット（２０ｍｓ）である。
【００３４】
ここで、前記一方のＧＮＳＳアンテナと前記第１の処理部とを含む第１のＧＮＳＳ受信機を基準局（３１）とし、前記他方のＧＮＳＳアンテナと前記第２の処理部とを含む第２のＧＮＳＳ受信機を観測局（３２）とすることで、観測局の負担が減少する（請求項４記載の発明）。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する前に干渉測位について用いられる位相差、並びにこの発明の原理について説明する。
【００３６】
一般に、干渉測位では、観測した搬送波位相に含まれる受信機や衛星の時計誤差、伝送経路の違いによる誤差等を消去（相殺）するために、位相の差を採るという技術が採用されている。
【００３７】
そして、受信機間の位相差では、衛星の時計誤差および伝搬経路の差による誤差が消去され、衛星間の位相差では、受信機の時計誤差が消去される。
【００３８】
干渉測位では、この位相差を用いるため、各アンテナで受信した搬送波毎に独立に１／２サイクル単位のバイアス値を決定する必要がなく、アンテナ間の相対関係（位相差）に対する１／２サイクル単位のバイアス値（同位相であるのか逆位相であるのか）が判別できればよい。
【００３９】
この場合、アンテナ間の相対関係（位相差）は、各アンテナで受信した同時刻の航法データを比較することで瞬時に判定することができる。すなわち、２つのアンテナで受信した航法データが同じデータであるのか、ビットが反転したデータであるのかを判別すればよいので、基本的には、１ビットのデータの比較で判定が可能であるが、信頼性を考えると１０ビット程度の比較をしたほうが無難であると判断される。１０ビット比較の場合の所要時間は、２００ｍｓ（０．２ｓ）と短い。もちろん、より信頼性を得るために１０ビット以上比較してもよい。
【００４０】
このように、この発明では、１／２サイクル単位のバイアス値を決定する場合に、従来技術に係る最小値の６秒に比較して、０．２秒と１／３０以下の時間となるため、たとえば、観測局が車載の移動局である場合、従来技術に係る６秒間では８０ｍ程度（時速５０ｋｍの場合）の移動、本発明に係る０．２秒間では３ｍ程度の移動となり、この時間の差はきわめて重要である。
【００４１】
次に、この原理を用いて、この発明の一実施の形態について説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図５〜図７に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。また、繁雑さを避けるために、必要に応じて上記図５〜図７をも参照して説明する。
【００４２】
図１は、この実施の形態に係るＧＮＳＳ受信システムとしてのＧＰＳシステム３０を示している。
【００４３】
ＧＰＳシステム３０は、位置が既知であり測位の基準となる基準局受信機（単に、基準局ともいう。）３１と位置を測位しようとする観測局受信機（単に、観測局ともいう。）３２とから構成される。
【００４４】
基準局受信機３１と観測局受信機３２は、ＧＰＳ信号を受信するために各受信機３１、３２に付属するＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂと、ＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂで受信したＧＰＳ衛星からの信号を処理する受信信号処理部１４ａ、１４ｂと、受信信号処理部１４ａ、１４ｂに接続される演算部３８ａ、３８ｂと、基準局データを送信する送受信アンテナ１５ａと、基準局データを受信する送受信アンテナ１５ｂと、基準局データ出力部１６と、基準局データ受信部１７とから構成される。
【００４５】
なお、基準局受信機３１の演算部３８ａは、入出力制御部２１ａと搬送波処理部３３とを備え、観測局受信機３２の演算部３８ｂは、入出力制御部２１ｃと１／２サイクルバイアス判定部２２ｃと、測位処理部３４とを備えている。
【００４６】
次に、上述の実施の形態の動作について、図２に示す概略フローチャートに基づいて説明する。
【００４７】
ステップＳ１では、基準局受信機３１において、ＧＰＳ衛星からの信号が、ＧＰＳアンテナ１３ａで受信される。受信信号処理部１４ａは、ＧＰＳアンテナ１３ａで受信した衛星信号の中間周波数への周波数変換およびＡ／Ｄ変換を行う。さらに、ステップＳ２において、受信信号処理部１４ａは、搬送波処理部３３から入出力制御部２１ａを介して指示された周波数、位相情報に基づき搬送波相関処理、コード相関処理などを行って搬送波位相データと航法データを抽出する。
【００４８】
受信信号処理部１４ａで抽出された基準局の搬送波位相データと航法データは、入出力制御部２１ａを介して搬送波処理部３３に供給される。なお、航法データには、受信信号処理部１４ａで、いわゆる単独測位で得られた時刻情報（精度は１μｓ以下）が付加されている。
【００４９】
搬送波処理部３３では、従来の方式と異なり、航法データ列からプリアンブルを検出して１／２サイクル単位のバイアスの決定処理を行っていないので、ステップＳ３では、そのまま搬送波位相データと航法データとを入出力制御部２１ａ、変調処理を行う基準局データ出力部１６および送受信アンテナ１５ａを介して観測局受信機３２に送信する。
【００５０】
観測局受信機３２では、受信アンテナ１５ｂにより受信した基準局３１の搬送波位相データと航法データとが基準局データ受信部１７に送出される。基準局データ受信部１７は、復調処理を行い、復調した基準局３１の搬送波位相データを、入出力制御部２１ｃを介して測位処理部３４に送出するとともに、復調した基準局３１の航法データを入出力制御部２１ｃを介して１／２サイクルバイアス判定部２２ｃの一方の入力に送出する。
【００５１】
一方、ステップＳ４では、観測局受信機３２において、ＧＰＳ衛星からの信号が、ＧＰＳアンテナ１３ｂで受信される。なお、実際上、ステップＳ１〜Ｓ３の処理とステップＳ４〜Ｓ８の処理とは並列的に実行され、同時刻の同一衛星からの信号が基準局受信機３１および観測局受信機３２で受信される。
【００５２】
次に、観測局受信機３２において、受信信号処理部１４ｂは、ＧＰＳアンテナ１３ｂで受信した衛星信号の中間周波数への周波数変換およびＡ／Ｄ変換を行う。さらに、ステップＳ５において、受信信号処理部１４ｂは、搬送波処理部３４から入出力制御部２１ｂを介して指示された周波数、位相情報に基づき搬送波相関処理、コード相関処理などを行って観測局の搬送波位相データと航法データを抽出する。この場合においても、航法データには、受信信号処理部１４ｂで、いわゆる単独測位で得られた時刻情報（精度は１μｓ以下）が付加されている。
【００５３】
この場合、抽出された観測局の搬送波位相データと航法データとが入出力制御部２１ｃを介して測位処理部３４に送出されるとともに、入出力制御部２１ｃを介して観測局３２の航法データが１／２サイクルバイアス判定部の他方の入力に送出される。
【００５４】
次に、ステップＳ６において、１／２サイクルバイアス判定部２２ｃでは、基準局受信機３１から送信されてきた基準局３１の航法データと自局（観測局）３２の航法データとを、それぞれに付加されている両時刻情報を基準に、いわゆる時刻同期を取りながら比較する。
【００５５】
この場合、ステップＳ７では、図３に示すように、時刻ｔ０で観測局での衛星からの信号の受信中断状態が解消され、搬送波位相に対してトラッキングが可能とされて航法データを収集できたとき、同一時刻ｔ０以降での基準局の航法データと１０ビット程度（約２００ｍｓ）比較し、相互の航法データが等しければ同位相、ビットが反転していれば逆位相としてアンテナ間位相差についての１／２サイクル単位のバイアス値を決定する。
【００５６】
次に、ステップＳ８において、測位処理部３４では、基準局３１の搬送波位相データと観測局（自局）３２の搬送波位相データとから導かれるＧＰＳ受信アンテナ１３ａとＧＰＳ受信アンテナ１３ｂ間のアンテナ間位相差と、決定した１／２サイクル単位のバイアス値とから測位処理を行い、観測局受信機３２の位置（緯度、経度、高度）、速度および時刻を算出して出力する。
【００５７】
このように上述した実施の形態によれば、航法データ中のプリアンブルの受信を待たなくても、ＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂ間の相対関係を判別することが可能となるため、瞬時に１／２サイクル単位のバイアス値を求めることが可能となり、測位中断からの復帰時間を短縮することができる。
【００５８】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５９】
たとえば、観測局受信機３２の移動量が微小な値である場合には、基準局受信機３１と観測局受信機３２とは、無線ではなく有線によるデータ転送方式が採用される等、基準局受信機３１と観測局受信機３２との間の転送方式はどのような形式でもよい。
【００６０】
また、姿勢計測ＧＰＳのように複数のＧＰＳアンテナからの衛星信号を１つの受信機で受信する形態であれば、具体的には、たとえば図１の観測局受信機３２において、図４に示すように、受信アンテナ１５ｂを他のＧＰＳ受信アンテナ１３ｃに代替し、基準局データ受信部１７を他の受信信号処理部１４ｃに代替するＧＰＳ受信機１３０の構成とすることで、容易に観測局受信機３２が搭載された車両等移動体の測位はもちろんのこと姿勢（移動体のヘディング、ピッチ、ロールの各姿勢角）を計測することができる。この図４例の場合には、基準局受信機３１は不要である。
【００６１】
さらに、基準局受信機３１で、当該基準局の測位処理および（または）観測局の測位処理を行う場合等、観測局受信機３２で１／２サイクル単位のバイアス値の決定を行う場合、観測局受信機３２から基準局受信機３１に対して航法データを送信し、基準局受信機３１内に設けた１／２サイクルバイアス判定部で、１／２サイクル単位のバイアス値を決定することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、航法データ中のプリアンブルの受信を待つことなく、１／２サイクル単位のバイアスの判定が可能となるため、瞬時に１／２サイクル単位のバイアスを決定することが可能になるという効果が達成される。
【００６３】
このため、たとえば、測位中断からの復帰時間を短縮できるという効果も達成される。
【００６４】
この発明は、特に受信中断が多発するＲＴＫ測位等において測位率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るＧＰＳ受信システムのブロック図である。
【図２】図１例の動作説明に供されるフローチャートである。
【図３】図１例の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図４】この発明の他の実施の形態に係るＧＰＳ受信機のブロック図である。
【図５】一般的な航法メッセージのデータ形式の説明図である。
【図６】図６Ａは、定義されているプリアンブルのビット列の説明図、図６Ｂは、定義されているプリアンブルのビット列の反転したビット列の説明図、図６Ｃは、プリアンブルを含む航法データの例を示す説明図である。
【図７】従来技術に係るＧＰＳ受信システムのブロック図である。
【符号の説明】
１０、３０…ＧＰＳシステム １１、３１…基準局受信機
１２、３２…観測局受信機 １３ａ、１３ｂ、１３ｃ…ＧＰＳアンテナ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…受信信号処理部
１５ａ、１５ｂ…送受信アンテナ １６…基準局データ出力部
１７…基準局データ受信部 １８ａ、１８ｂ、３８ａ、３８ｂ…演算部
２１ａ、２１ｂ…入出力制御部
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…１／２サイクルバイアス判定部
２３、３３…搬送波処理部 ２４、３４…測位処理部
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のアンテナによりＧＰＳ衛星やＧＬＯＮＡＳＳ衛星などのＧＮＳＳ衛星から受信した搬送波の差分を利用してアンテナ間の相対位置等を求めるＲＴＫ（実時間キネマテック）測位等に適用して好適なＧＮＳＳ受信方法、ＧＮＳＳ受信機およびＧＮＳＳ受信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、ＧＮＳＳの代表例としてＧＰＳを例として説明する。
【０００３】
ＧＰＳは、複数のＧＰＳ衛星（以下、衛星という。）からの信号を受信機により受信して、衛星と受信機間の距離から幾何学的に受信機の位置を求める測位システムである。
【０００４】
衛星からの信号は擬似雑音符号（以下、コードという。）で位相変調されており、衛星毎に異なるコードパターンを割り当てることにより受信機で信号を分離して受信することができるようになっている。
【０００５】
このコードのみを用いて絶対位置を測位する方法を単独測位と呼んでいる。
【０００６】
これに対して干渉測位と呼ばれる測位方式は、衛星が送信する信号を、異なる位置に配された２つのアンテナで受信し、受信した信号の搬送波を利用して、その位相角のアンテナ間の差分を計測して２点間の相対的な位置関係を求めるので、単独測位に比較して精度を格段に向上させることができる。
【０００７】
ところで、単独測位に用いられるコード、あるいは衛星の軌道情報や時刻補正情報等からなる航法メッセージを搬送波に乗せるためにＰＳＫ（位相偏位変調）変調という変調方式を採用している。ＰＳＫ変調は、周知のように、搬送波の位相に変化を与える変調方式であり、ＧＰＳ信号の場合は、０゜、１８０゜で位相変調されている。これにより、衛星からの信号の追尾には極性の異なる２つの安定点が存在することになり、位相計測時には１／２サイクル単位の波数不確定要素（以下、バイアスという。）が生じる。これは、ＧＰＳの場合、約１０［ｃｍ］の測距誤差に相当する。
【０００８】
ここで、ＧＰＳの航法メッセージの構成について説明する。
【０００９】
図５Ａに示すように、ＧＰＳの航法メッセージは、１２．５分で一巡するマスターフレームで構成されている。１個のマスターフレームは、２５個の主フレームから構成されており、各主フレーム（３０秒、１５００ビット）は、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、６秒毎の５個のサブフレームに分かれている。
【００１０】
各サブフレームは、３００ビットのデータから構成され、各サブフレームの先頭部分には、図５Ｃに示すように、プリアンブル（preamble）と呼ばれる８ビットの固定同期パターンが存在する。
【００１１】
図６は、従来の１／２サイクル単位のバイアス決定方法の説明に供される図である。
【００１２】
従来の１／２サイクル単位のバイアス決定方法では、受信した航法メッセージを含むデータパターンが、プリアンブルのパターン（図６Ａに示すパターン）、もしくは、そのビットを反転させたパターン（図６Ｂに示すパターン）のどちらのパターンに一致するのかを検出し、その極性を判定していた。
【００１３】
しかしながら、サブフレーム中のプリアンブルを用いて極性を判定するこの方式では、６秒周期で送信されてくるプリアンブルを用いているため、追尾開始のタイミングによっては最大で６秒程度のタイムラグを持つことになる。
【００１４】
その上、プリアンブルに続く航法データ中に、プリアンブルと同じパターンが紛れている可能性を考慮すると、より確実に１／２バイアスの決定を行うためには、サブフレーム１個分の中からプリアンブルのパターンを検索する必要があり、１／２サイクル単位のバイアス決定にかかる時間は６秒以上必要になる。
【００１５】
すなわち、図６Ｃにおいて、追尾開始時刻ｔ０からトラッキングを開始し、そのトラッキング開始時刻ｔ０から、収集した航法データ列についてのプリアンブルのパターンの検出が開始される。この場合、プリアンブルの最初の検出時刻は時刻ｔ１となり、１サブフレーム分の航法データについてのチェック完了時刻は時刻ｔ２となる。つまり、１／２サイクル単位のバイアス決定時刻は時刻ｔ２となり、当該搬送波が使用可能になるまでには時刻ｔ０〜ｔ２のタイムラグが発生することになる。
【００１６】
なお、トラッキングは、正相と逆相のどちらかになるので、受信した航法データパターンが、プリアンブルパターンであれば、正相であってバイアスのずれが存在しない。その一方、受信した航法データパターンがプリアンブルを反転したパターンであれば逆相で１／２サイクルバイアスのずれが存在すると決定する。
【００１７】
図７は、上述した従来の１／２サイクル単位のバイアス決定方法が適用された従来技術に係るＧＰＳシステム１０のブロック図を示している。
【００１８】
このＧＰＳシステム１０は、位置が既知であり測位の基準となる基準局受信機（単に、基準局ともいう。）１１と位置を測位しようとする観測局受信機（単に、観測局ともいう。）１２とから構成される。
【００１９】
基準局受信機１１と観測局受信機１２とは、ＧＰＳ信号を受信するために各受信機１１、１２に付属するＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂと、ＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂで受信したＧＰＳ衛星からの信号を処理する受信信号処理部１４ａ、１４ｂと、受信信号処理部１４ａ、１４ｂにそれぞれ接続される演算部１８ａ、１８ｂと、演算部１８ａ、１８ｂにそれぞれ接続される基準局データを送信する送受信アンテナ１５ａと、基準局データを受信する送受信アンテナ１５ｂと、基準局データ出力部１６と、基準局データ受信部１７とから構成される。
【００２０】
なお、演算部１８ａと１８ｂは、入出力制御部２１ａ、２１ｂと、１／２サイクルバイアス判定部２２ａ、２２ｂと、搬送波処理部２３と、測位処理部２４とを備えている。
【００２１】
ここで、まず、基準局受信機１１での信号の流れについて説明する。ＧＰＳ衛星からの信号は、ＧＰＳアンテナ１３ａで受信される。受信信号処理部１４ａは、ＧＰＳアンテナ１３ａで受信した衛星信号の中間周波数への周波数変換およびＡ／Ｄ変換を行う。さらに、受信信号処理部１４ａは、搬送波処理部２３から指示された周波数、位相情報に基づき搬送波相関処理、コード相関処理などを行い、搬送波位相データと航法データを抽出する。抽出された搬送波位相データは、入出力制御部２１ａを介して搬送波処理部２３へ出力される。
【００２２】
また、１／２サイクルバイアス判定部２２ａでは、入出力制御部２１ａを介して得た航法データから上述した方法により１／２サイクル単位のバイアス値を決定する。決定したバイアス値は、搬送波処理部２３へ出力される。
【００２３】
搬送波処理部２３では、入力された搬送波位相データおよび決定した１／２サイクル単位のバイアスから搬送波位相の絶対値を算出し、入出力制御部２１ａ、基準局データ出力部１６および送受信アンテナ１５ａを介して観測局受信機１２へ送信する。
【００２４】
次に、観測局受信機１２での信号の流れについて説明する。観測局受信機１２では、測位処理部２４において、基準局受信機１１と同様の方法で得られた自局の搬送波位相データと、基準局データ受信アンテナ１５ｂで受信した基準局の搬送波位相データとの差分をとり、干渉波測位方式により測位を行い、位置、速度および時刻情報等を得る。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＧＰＳ衛星から送信される搬送波を用いた測位システムにおいては、遮蔽物等による衛星信号の受信の中断がしばしば発生する。たとえば、ＲＴＫ測位等による測位中に、観測局受信機１２が移動する場合には、周囲の木や建物などの遮蔽物による受信の中断が発生し易い。この場合、一旦、受信の中断が発生したときに、１／２サイクル単位のバイアス値決定に時間がかかると、測位使用可能衛星数の減少、さらには、測位率の低下を誘発するという問題が発生する。
【００２６】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、衛星信号の受信の中断等の事態が発生しても、迅速に１／２サイクルのバイアス値を決定し、したがって、迅速に再測位を行うことを可能とするＧＮＳＳ受信方法、ＧＮＳＳ受信機およびＧＮＳＳ受信システムを提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この項では、理解の容易化のために、必要に応じて添付図面中の符号を付けて説明する。したがって、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。
【００２８】
この発明に係るＧＮＳＳ受信方法は、基準アンテナおよび観測アンテナで、それぞれＧＮＳＳ衛星からの信号を受信し、該信号からそれぞれ前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを抽出する受信・抽出過程（（Ｓ１）（Ｓ２）（Ｓ４）（Ｓ５））と、前記受信・抽出過程で抽出した同時刻の両航法データにつき、付加されている前記時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較する比較過程（Ｓ６）と、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの前記搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定する決定過程（Ｓ７）とを有することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００２９】
この発明によれば、１／２サイクル単位のバイアス値を、基準アンテナと観測アンテナでそれぞれ受信した信号に係る航法データの比較結果に基づく極性により決定（すなわち、同時刻の両航法データにつき、付加されている時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較し、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定）しているので、従来技術に比較して迅速に１／２サイクル単位のバイアス値を決定することができる。たとえば、ＧＮＳＳ衛星が、ＧＰＳ衛星の場合、比較決定のために要する最小時間は、１ビット（２０ｍｓ）である。
【００３０】
この発明に係るＧＮＳＳ受信機は、基準アンテナおよび観測アンテナで、それぞれＧＮＳＳ衛星からの信号を受信し、該信号からそれぞれ前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを抽出する受信・抽出手段（（１３ｃ）（１４ｃ）（１３ｂ）（１４ｂ））と、前記受信・抽出手段で抽出した同時刻の両航法データにつき、付加されている前記時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較する比較手段（２２ｃ）と、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの前記搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定する決定手段（２２ｃ）とを備えることを特徴とする（請求項２記載の発明）。
【００３１】
この発明によれば、１／２サイクル単位のバイアス値を、基準アンテナと観測アンテナでそれぞれ受信した信号に係る航法データの比較結果に基づく極性により決定（すなわち、同時刻の両航法データにつき、付加されている時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較し、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定）しているので、従来技術に比較して迅速に１／２サイクル単位のバイアス値を決定することができる。この場合においても、ＧＮＳＳ衛星が、ＧＰＳ衛星の場合、比較決定のために要する最小時間は、１ビット（２０ｍｓ）である。
【００３２】
この発明に係るＧＮＳＳ受信システムは、ＧＮＳＳ衛星からの信号を受信する少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナから得られる搬送波の位相を計測し、計測した位相の差分から前記ＧＮＳＳアンテナ間の相対位置を計測するＧＮＳＳ受信システムにおいて、前記少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナの内、一方のＧＮＳＳアンテナで受信した信号から前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを得、これらを前記ＧＮＳＳ衛星の第１の航法データと第１の搬送波位相データとして出力する第１の処理部（（１３ａ）（１４ａ）、（１５ａ）（１６ａ））と、前記少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナの内、他方のＧＮＳＳアンテナで受信した信号から前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを得、これらを前記ＧＮＳＳ衛星の第２の航法データと第２の搬送波位相データとして保持するとともに測位処理を行う第２の処理部（（１３ｂ）（１４ｂ）（２２ｃ）（３４））とを備え、前記第２の処理部は、同時刻の前記第１および第２航法データにつき、付加されている前記時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較し、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記一方および前記他方のＧＮＳＳアンテナの前記搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定することを特徴とする（請求項３記載の発明）。
【００３３】
この発明によれば、第２の処理部でのみ１／２サイクル単位のバイアス値を決定すればよいので、１／２サイクル単位のバイアス値を迅速に決定することができる。この場合においても、ＧＮＳＳ衛星が、ＧＰＳ衛星の場合、比較決定のために要する最小時間は、１ビット（２０ｍｓ）である。
【００３４】
ここで、前記一方のＧＮＳＳアンテナと前記第１の処理部とを含む第１のＧＮＳＳ受信機を基準局（３１）とし、前記他方のＧＮＳＳアンテナと前記第２の処理部とを含む第２のＧＮＳＳ受信機を観測局（３２）とすることで、観測局の負担が減少する（請求項４記載の発明）。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する前に干渉測位について用いられる位相差、並びにこの発明の原理について説明する。
【００３６】
一般に、干渉測位では、観測した搬送波位相に含まれる受信機や衛星の時計誤差、伝送経路の違いによる誤差等を消去（相殺）するために、位相の差を採るという技術が採用されている。
【００３７】
そして、受信機間の位相差では、衛星の時計誤差および伝搬経路の差による誤差が消去され、衛星間の位相差では、受信機の時計誤差が消去される。
【００３８】
干渉測位では、この位相差を用いるため、各アンテナで受信した搬送波毎に独立に１／２サイクル単位のバイアス値を決定する必要がなく、アンテナ間の相対関係（位相差）に対する１／２サイクル単位のバイアス値（同位相であるのか逆位相であるのか）が判別できればよい。
【００３９】
この場合、アンテナ間の相対関係（位相差）は、各アンテナで受信した同時刻の航法データを比較することで瞬時に判定することができる。すなわち、２つのアンテナで受信した航法データが同じデータであるのか、ビットが反転したデータであるのかを判別すればよいので、基本的には、１ビットのデータの比較で判定が可能であるが、信頼性を考えると１０ビット程度の比較をしたほうが無難であると判断される。１０ビット比較の場合の所要時間は、２００ｍｓ（０．２ｓ）と短い。もちろん、より信頼性を得るために１０ビット以上比較してもよい。
【００４０】
このように、この発明では、１／２サイクル単位のバイアス値を決定する場合に、従来技術に係る最小値の６秒に比較して、０．２秒と１／３０以下の時間となるため、たとえば、観測局が車載の移動局である場合、従来技術に係る６秒間では８０ｍ程度（時速５０ｋｍの場合）の移動、本発明に係る０．２秒間では３ｍ程度の移動となり、この時間の差はきわめて重要である。
【００４１】
次に、この原理を用いて、この発明の一実施の形態について説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図５〜図７に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。また、繁雑さを避けるために、必要に応じて上記図５〜図７をも参照して説明する。
【００４２】
図１は、この実施の形態に係るＧＮＳＳ受信システムとしてのＧＰＳシステム３０を示している。
【００４３】
ＧＰＳシステム３０は、位置が既知であり測位の基準となる基準局受信機（単に、基準局ともいう。）３１と位置を測位しようとする観測局受信機（単に、観測局ともいう。）３２とから構成される。
【００４４】
基準局受信機３１と観測局受信機３２は、ＧＰＳ信号を受信するために各受信機３１、３２に付属するＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂと、ＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂで受信したＧＰＳ衛星からの信号を処理する受信信号処理部１４ａ、１４ｂと、受信信号処理部１４ａ、１４ｂに接続される演算部３８ａ、３８ｂと、基準局データを送信する送受信アンテナ１５ａと、基準局データを受信する送受信アンテナ１５ｂと、基準局データ出力部１６と、基準局データ受信部１７とから構成される。
【００４５】
なお、基準局受信機３１の演算部３８ａは、入出力制御部２１ａと搬送波処理部３３とを備え、観測局受信機３２の演算部３８ｂは、入出力制御部２１ｃと１／２サイクルバイアス判定部２２ｃと、測位処理部３４とを備えている。
【００４６】
次に、上述の実施の形態の動作について、図２に示す概略フローチャートに基づいて説明する。
【００４７】
ステップＳ１では、基準局受信機３１において、ＧＰＳ衛星からの信号が、ＧＰＳアンテナ１３ａで受信される。受信信号処理部１４ａは、ＧＰＳアンテナ１３ａで受信した衛星信号の中間周波数への周波数変換およびＡ／Ｄ変換を行う。さらに、ステップＳ２において、受信信号処理部１４ａは、搬送波処理部３３から入出力制御部２１ａを介して指示された周波数、位相情報に基づき搬送波相関処理、コード相関処理などを行って搬送波位相データと航法データを抽出する。
【００４８】
受信信号処理部１４ａで抽出された基準局の搬送波位相データと航法データは、入出力制御部２１ａを介して搬送波処理部３３に供給される。なお、航法データには、受信信号処理部１４ａで、いわゆる単独測位で得られた時刻情報（精度は１μｓ以下）が付加されている。
【００４９】
搬送波処理部３３では、従来の方式と異なり、航法データ列からプリアンブルを検出して１／２サイクル単位のバイアスの決定処理を行っていないので、ステップＳ３では、そのまま搬送波位相データと航法データとを入出力制御部２１ａ、変調処理を行う基準局データ出力部１６および送受信アンテナ１５ａを介して観測局受信機３２に送信する。
【００５０】
観測局受信機３２では、受信アンテナ１５ｂにより受信した基準局３１の搬送波位相データと航法データとが基準局データ受信部１７に送出される。基準局データ受信部１７は、復調処理を行い、復調した基準局３１の搬送波位相データを、入出力制御部２１ｃを介して測位処理部３４に送出するとともに、復調した基準局３１の航法データを入出力制御部２１ｃを介して１／２サイクルバイアス判定部２２ｃの一方の入力に送出する。
【００５１】
一方、ステップＳ４では、観測局受信機３２において、ＧＰＳ衛星からの信号が、ＧＰＳアンテナ１３ｂで受信される。なお、実際上、ステップＳ１〜Ｓ３の処理とステップＳ４〜Ｓ８の処理とは並列的に実行され、同時刻の同一衛星からの信号が基準局受信機３１および観測局受信機３２で受信される。
【００５２】
次に、観測局受信機３２において、受信信号処理部１４ｂは、ＧＰＳアンテナ１３ｂで受信した衛星信号の中間周波数への周波数変換およびＡ／Ｄ変換を行う。さらに、ステップＳ５において、受信信号処理部１４ｂは、搬送波処理部３４から入出力制御部２１ｂを介して指示された周波数、位相情報に基づき搬送波相関処理、コード相関処理などを行って観測局の搬送波位相データと航法データを抽出する。この場合においても、航法データには、受信信号処理部１４ｂで、いわゆる単独測位で得られた時刻情報（精度は１μｓ以下）が付加されている。
【００５３】
この場合、抽出された観測局の搬送波位相データと航法データとが入出力制御部２１ｃを介して測位処理部３４に送出されるとともに、入出力制御部２１ｃを介して観測局３２の航法データが１／２サイクルバイアス判定部の他方の入力に送出される。
【００５４】
次に、ステップＳ６において、１／２サイクルバイアス判定部２２ｃでは、基準局受信機３１から送信されてきた基準局３１の航法データと自局（観測局）３２の航法データとを、それぞれに付加されている両時刻情報を基準に、いわゆる時刻同期を取りながら比較する。
【００５５】
この場合、ステップＳ７では、図３に示すように、時刻ｔ０で観測局での衛星からの信号の受信中断状態が解消され、搬送波位相に対してトラッキングが可能とされて航法データを収集できたとき、同一時刻ｔ０以降での基準局の航法データと１０ビット程度（約２００ｍｓ）比較し、相互の航法データが等しければ同位相、ビットが反転していれば逆位相としてアンテナ間位相差についての１／２サイクル単位のバイアス値を決定する。
【００５６】
次に、ステップＳ８において、測位処理部３４では、基準局３１の搬送波位相データと観測局（自局）３２の搬送波位相データとから導かれるＧＰＳ受信アンテナ１３ａとＧＰＳ受信アンテナ１３ｂ間のアンテナ間位相差と、決定した１／２サイクル単位のバイアス値とから測位処理を行い、観測局受信機３２の位置（緯度、経度、高度）、速度および時刻を算出して出力する。
【００５７】
このように上述した実施の形態によれば、航法データ中のプリアンブルの受信を待たなくても、ＧＰＳアンテナ１３ａ、１３ｂ間の相対関係を判別することが可能となるため、瞬時に１／２サイクル単位のバイアス値を求めることが可能となり、測位中断からの復帰時間を短縮することができる。
【００５８】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５９】
たとえば、観測局受信機３２の移動量が微小な値である場合には、基準局受信機３１と観測局受信機３２とは、無線ではなく有線によるデータ転送方式が採用される等、基準局受信機３１と観測局受信機３２との間の転送方式はどのような形式でもよい。
【００６０】
また、姿勢計測ＧＰＳのように複数のＧＰＳアンテナからの衛星信号を１つの受信機で受信する形態であれば、具体的には、たとえば図１の観測局受信機３２において、図４に示すように、受信アンテナ１５ｂを他のＧＰＳ受信アンテナ１３ｃに代替し、基準局データ受信部１７を他の受信信号処理部１４ｃに代替するＧＰＳ受信機１３０の構成とすることで、容易に観測局受信機３２が搭載された車両等移動体の測位はもちろんのこと姿勢（移動体のヘディング、ピッチ、ロールの各姿勢角）を計測することができる。この図４例の場合には、基準局受信機３１は不要である。
【００６１】
さらに、基準局受信機３１で、当該基準局の測位処理および（または）観測局の測位処理を行う場合等、観測局受信機３２で１／２サイクル単位のバイアス値の決定を行う場合、観測局受信機３２から基準局受信機３１に対して航法データを送信し、基準局受信機３１内に設けた１／２サイクルバイアス判定部で、１／２サイクル単位のバイアス値を決定することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、航法データ中のプリアンブルの受信を待つことなく、１／２サイクル単位のバイアスの判定が可能となるため、瞬時に１／２サイクル単位のバイアスを決定することが可能になるという効果が達成される。
【００６３】
このため、たとえば、測位中断からの復帰時間を短縮できるという効果も達成される。
【００６４】
この発明は、特に受信中断が多発するＲＴＫ測位等において測位率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るＧＰＳ受信システムのブロック図である。
【図２】図１例の動作説明に供されるフローチャートである。
【図３】図１例の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図４】この発明の他の実施の形態に係るＧＰＳ受信機のブロック図である。
【図５】一般的な航法メッセージのデータ形式の説明図である。
【図６】図６Ａは、定義されているプリアンブルのビット列の説明図、図６Ｂは、定義されているプリアンブルのビット列の反転したビット列の説明図、図６Ｃは、プリアンブルを含む航法データの例を示す説明図である。
【図７】従来技術に係るＧＰＳ受信システムのブロック図である。
【符号の説明】
１０、３０…ＧＰＳシステム １１、３１…基準局受信機
１２、３２…観測局受信機 １３ａ、１３ｂ、１３ｃ…ＧＰＳアンテナ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…受信信号処理部
１５ａ、１５ｂ…送受信アンテナ １６…基準局データ出力部
１７…基準局データ受信部 １８ａ、１８ｂ、３８ａ、３８ｂ…演算部
２１ａ、２１ｂ…入出力制御部
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…１／２サイクルバイアス判定部
２３、３３…搬送波処理部 ２４、３４…測位処理部
Claims (4)
- 基準アンテナおよび観測アンテナで、それぞれＧＮＳＳ衛星からの信号を受信し、該信号からそれぞれ前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを抽出する受信・抽出過程と、
前記受信・抽出過程で抽出した同時刻の両航法データにつき、付加されている前記時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較する比較過程と、
比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの前記搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定する決定過程と
を有することを特徴とするＧＮＳＳ受信方法。 - 基準アンテナおよび観測アンテナで、それぞれＧＮＳＳ衛星からの信号を受信し、該信号からそれぞれ前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを抽出する受信・抽出手段と、
前記受信・抽出手段で抽出した同時刻の両航法データにつき、付加されている前記時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較する比較手段と、
比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記両アンテナの前記搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定する決定手段と
を備えることを特徴とするＧＮＳＳ受信機。 - ＧＮＳＳ衛星からの信号を受信する少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナから得られる搬送波の位相を計測し、計測した位相の差分から前記ＧＮＳＳアンテナ間の相対位置を計測するＧＮＳＳ受信システムにおいて、
前記少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナの内、一方のＧＮＳＳアンテナで受信した信号から前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを得、これらを前記ＧＮＳＳ衛星の第１の航法データと第１の搬送波位相データとして出力する第１の処理部と、
前記少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナの内、他方のＧＮＳＳアンテナで受信した信号から前記ＧＮＳＳ衛星の搬送波位相データと時刻情報が付加された航法データを得、これらを前記ＧＮＳＳ衛星の第２の航法データと第２の搬送波位相データとして保持するとともに測位処理を行う第２の処理部とを備え、
前記第２の処理部は、同時刻の前記第１および第２航法データにつき、付加されている前記時刻情報を基に、ビットが反転しているか否かを比較し、比較結果によって、ビットが反転していると判定した場合には、前記一方および前記他方のＧＮＳＳアンテナの前記搬送波位相データ間に、１／２サイクル単位のバイアス値が有ると決定し、ビットが反転していないと判定した場合には、１／２サイクル単位のバイアス値が無いと決定する
ことを特徴とするＧＮＳＳ受信システム。 - 請求項３記載のＧＮＳＳ受信システムにおいて、
前記一方のＧＮＳＳアンテナと前記第１の処理部とを含む第１のＧＮＳＳ受信機が基準局とされ、
前記他方のＧＮＳＳアンテナと前記第２の処理部とを含む第２のＧＮＳＳ受信機が観測局とされる
ことを特徴とするＧＮＳＳ受信システム。
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