JP4905054B2 - 移動体用衛星電波受信機 - Google Patents
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Description
実測ないし推定に基づいて導出される範囲であって、マルチパスが無い状況下での相関ピーク値の取りうる範囲を、第1閾値範囲として設定すると共に、実測ないし推定に基づいて導出される範囲であって、同状況下での擬似雑音コードのコード位相に対するレプリカ擬似雑音コードのコード位相の位相ずれ量の取りうる範囲を、第2閾値範囲として設定する閾値範囲設定手段と、
受信した衛星信号に対して算出された前記相関ピーク値と前記コード位相のずれ量が、前記閾値範囲設定手段で設定された第1閾値範囲及び第2閾値範囲内にそれぞれあるか否かを判定する判定手段と、
前記算出された前記相関ピーク値と前記コード位相のずれ量の少なくともいずれかがそれぞれの閾値範囲内に無いと判定された場合に、マルチパスが発生したと判断するマルチパス検出手段と、を備えることを特徴とする。
前記閾値範囲設定手段において、前記第1閾値範囲及び第2閾値範囲が、過去の観測データから算出される前記相関ピーク値の分散値及び前記コード位相のずれ量の分散値に基づいて設定されることを特徴とする。これにより、実稼動時に前記第1閾値範囲及び第2閾値範囲を適合させることができる。
前記分散値は、過去の観測データのうち、観測可能な衛星数が所定値以上であり且つマルチパスの発生可能性が低い位置に移動体が位置するときの観測データを用いて、算出されることを特徴とする。これにより、前記第1閾値範囲及び第2閾値範囲を適切に設定することができる。
前記マルチパスの発生可能性が低い位置は、マルチパスの原因となりうる周辺建物が存しない開放地域を含むことを特徴とする。
ρ=c・τu+b 式(1)
ここで、cは光速であり、bは、誤差成分であり、主に、時計誤差による距離誤差に対応する。τuは、GPS衛星101から移動局30(GPSアンテナ20)までのトラベル時間を示す。
Loop)110、PLL(Phase−Locked Loop)120、及び、フィルタ130を含む。また、信号処理回路100は、相関ピーク値演算部119、閾値範囲設定部140、判定部142、及び、マルチパス検出部144を含む。閾値範囲設定部140、判定部142、及びマルチパス検出部144は、例えばDSP(Digital Signal Processor)等のような適切なプロセッサないしマイクロコンピューターにより実現されてよい。信号処理回路100の他の部は、ICで構成されたロジック回路により実現されてよい。尚、これらのハードウェア構成の分類はあくまで一例である。
Early相関値ECA=Σ{(デジタルIF)×(Earlyレプリカ符号)}
相互相関演算部112には、レプリカC/Aコード生成部117で生成されるレプリカC/Aコードが、位相遅れ部114を介して入力される。即ち、相互相関演算部112には、Lateレプリカ符号が入力される。位相遅れ部114では、レプリカC/Aコードが所定の位相だけ遅らされる。位相遅れ部114で遅らされる位相遅れ量は、位相進み量θ1と大きさ同一で符号が異なる。
Late相関値LCA1=Σ{(デジタルIF)×(Lateレプリカ符号)}
このようにして、相互相関演算部111、112では、コリレータ間隔d1(“スペーシング”とも称される)を2θ1とした相関値演算が実行される。相互相関演算部111、112にてそれぞれ演算されたEarly相関値ECA及びLate相関値LCAは、位相ずれ計算部115に入力される。
(位相ずれ量Δφ)=(ECA−LCA)/2(ECA+LCA)
このようにして算出された位相ずれ量Δφは、位相補正量計算部116、後述の閾値範囲設定部140及び判定部142に入力される。
(位相補正量)=(Pゲイン)×(位相ずれ量Δφ)+(Iゲイン)×Σ(位相ずれ量Δφ)
この式は、PI制御を利用したフィードバック制御を表す式であり、Pゲイン及びIゲインは、それぞれバラツキと応答性の兼ね合いから実験的に決定される。このようにして算出された位相補正量は、レプリカC/Aコード生成部117に入力される。
ρ’CA=NCA×300
ここで、NCAは、GPS衛星101と移動局30との間のC/Aコードのビット数に相当し、レプリカC/Aコード生成部117で生成されるレプリカC/Aコードの位相及び受信機1内部の受信機時計に基づいて算出される。尚、数値300は、C/Aコードが、1ビットの長さが1μsであり、1ビットに相当する長さが約300m(1μs×光速)であることに由来する。このようにして算出された擬似距離ρ’CAを表す信号は、DDL110からフィルタ130に入力される。
相関ピーク値PCA=Σ{(デジタルIF)×(Promptレプリカ符号)}
尚、相関ピーク値PCAは、上記式からも明らかなように、あくまでC/Aコードの追尾が正確にできているとの仮定の下で算出される値であり、実際の相関値のピーク値と異なる場合もありうる。相関ピーク値演算部119からの相関ピーク値PCAを表す信号は、閾値範囲設定部140及び判定部142に入力される。
ρ推測=sqrt{(Xu推定(i)−X1(i))2+(Yu推定(i)−Y1(i))2+(Zu推定(i)−Z1(i))2}+ρerr
ここで、推定位置[Xu推定(i)、Yu推定(i)、Zu推定(i)]は、慣性航法により導出される測位結果であり、前回観測周期(i−1)における測位演算回路200の測位結果である移動局30の位置[Xu(i−1)、Yu(i−1)、Zu(i−1)]と、INSセンサ26からの前回観測周期(i−1)から今回観測周期(i)までの移動局30の移動情報とに基づいて算出される。時計誤差ρerrは、例えば以下の式で算出されてよい。
ρ’err=ρCA(i−1)−sqrt{(Xu(i−1)−X1(i−1))2+(Yu(i−1)−Y1(i−1))2+(Zu(i−1)−Z1(i−1))2} 式(1)
ρerr=1/n×Σρ’err 式(2)
また、上述の実施例では、位相ずれ量Δφとして、実測による位相ずれ量Δφを導出しているが、INSセンサ26からの情報に基づいて慣性航法により導出される擬似距離に基づいて推測により位相ずれ量Δφを導出してもよい。この場合、慣性航法により導出される擬似距離に対応するコード位相と、相関ピーク値PCAを取るコード位相との差が、推測による位相ずれ量Δφとして用いられてよい。
10 GPS衛星
20 GPSアンテナ
22 高周波回路
24 A/D変換回路
26 INSセンサ
28 各種センサ
29 地図DB
30 移動体
32 演算部
100 信号処理回路
119 相関ピーク値演算部
140 閾値範囲設定部
142 判定部
144 マルチパス検出部
110 DDL
120 PLL
130 フィルタ
200 測位演算回路
Claims (4)
- 衛星からの電波に乗せられた擬似雑音コードに対して、内部で発生させたレプリカ擬似雑音コードを用いて相関値演算を行ってコード同期を取ることで、衛星と移動体との間の擬似距離を算出する移動体用衛星電波受信機であって、
実測ないし推定に基づいて導出される範囲であって、マルチパスが無い状況下での相関ピーク値の取りうる範囲を、第1閾値範囲として設定すると共に、実測ないし推定に基づいて導出される範囲であって、同状況下での擬似雑音コードのコード位相に対するレプリカ擬似雑音コードのコード位相の位相ずれ量の取りうる範囲を、第2閾値範囲として設定する閾値範囲設定手段と、
受信した衛星信号に対して算出された前記相関ピーク値と前記コード位相のずれ量が、前記閾値範囲設定手段で設定された第1閾値範囲及び第2閾値範囲内にそれぞれあるか否かを判定する判定手段と、
前記算出された前記相関ピーク値と前記コード位相のずれ量の少なくともいずれかがそれぞれの閾値範囲内に無いと判定された場合に、マルチパスが発生したと判断するマルチパス検出手段と、を備えることを特徴とする、衛星電波受信機。 - 前記閾値範囲設定手段において、前記第1閾値範囲及び第2閾値範囲が、過去の観測データから算出される前記相関ピーク値の分散値及び前記コード位相のずれ量の分散値に基づいて設定される、請求項1に記載の衛星電波受信機。
- 前記分散値は、過去の観測データのうち、観測可能な衛星数が所定値以上であり且つマルチパスの発生可能性が低い位置に移動体が位置するときの観測データを用いて、算出される、請求項2に記載の衛星電波受信機。
- 前記マルチパスの発生可能性が低い位置は、マルチパスの原因となりうる周辺建物が存しない開放地域を含む、請求項3に記載の衛星電波受信機。
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