JP5375774B2 - Code phase error calculation method and code phase calculation method - Google Patents

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Description

本発明は、マルチパス信号の信頼度を判定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for determining the reliability of a multipath signal .

測位用信号を利用した測位システムとしては、GPS(Global Positioning System)が広く知られており、携帯電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵されて利用されている。GPSでは、複数のGPS衛星の位置や各GPS衛星から位置算出装置までの擬似距離等の情報に基づいて位置算出装置の位置を求める位置算出処理を行う。   As a positioning system using a positioning signal, a GPS (Global Positioning System) is widely known and used by being incorporated in a mobile phone, a car navigation device, or the like. In the GPS, a position calculation process for obtaining the position of the position calculation device is performed based on information such as the position of a plurality of GPS satellites and a pseudo distance from each GPS satellite to the position calculation device.

測位用信号を用いた位置算出に誤差が発生する主要因の1つとして、マルチパスが挙げられる。マルチパスが生じている環境のことは「マルチパス環境」と呼ばれる。マルチパス環境とは、測位用信号の発信源(GPSであればGPS衛星)からの直接波信号に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳してマルチパス信号として受信される環境のことであり、間接波信号がエラー信号となって符号の復号が困難となる現象である。   Multipath is one of the main factors that cause errors in position calculation using positioning signals. An environment in which multipath occurs is called a “multipath environment”. A multipath environment is a direct wave signal from a positioning signal source (or GPS satellite if GPS), a reflected wave reflected on a building or the ground, a transmitted wave transmitted through an obstacle, or an obstacle diffracted. This is an environment in which an indirect wave signal such as a diffracted wave is superimposed and received as a multipath signal. This is a phenomenon in which the indirect wave signal becomes an error signal and it is difficult to decode the code.

このマルチパスに起因する誤差の問題を解決するため、例えば特許文献1には、マルチパスの影響を受ける可能性の高い測位用衛星を判定して測位不適衛星とし、測位不適衛星を除外して位置算出を行う技術が開示されている。   In order to solve the problem of the error caused by the multipath, for example, in Patent Document 1, a positioning satellite that is highly likely to be affected by the multipath is determined to be a positioning unsuitable satellite, and the positioning unsuitable satellite is excluded. A technique for calculating a position is disclosed.

特開2008−170214号公報JP 2008-170214 A

マルチパス対策の考え方の1つとしては、捕捉した測位用信号の中からマルチパス信号を排除して位置算出を行うという考え方がある。しかし、高層ビルが隣接するアーバンキャニオン環境等においては、受信した測位用信号の大多数がマルチパス信号であるような場合があり、マルチパス信号を全て排除してしまうと、位置算出に必要な衛星数が確保できないといった問題が生ずる。そのため、たとえマルチパス信号であっても、位置算出に使用しても差し支えない信頼性の高い測位用信号は、なるべく位置算出に使用したいという要請がある。   As one of the ideas of multipath countermeasures, there is an idea of performing position calculation by removing multipath signals from the captured positioning signals. However, in an urban canyon environment where high-rise buildings are adjacent, the majority of received positioning signals may be multipath signals, and if all multipath signals are eliminated, position calculation is necessary. There arises a problem that the number of satellites cannot be secured. For this reason, there is a demand to use a highly reliable positioning signal that can be used for position calculation, even if it is a multipath signal, for position calculation as much as possible.

本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、マルチパス信号の善し悪しを判定する新たな仕組みを提案することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to propose a new mechanism for determining whether a multipath signal is good or bad.

上記課題を解決するための第1の形態は、位置算出用衛星から発信された衛星信号を受信した受信信号に対して相関演算処理を行うことと、前記相関演算処理により求められたピーク相関値と、当該ピーク相関値を示したピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号である場合の当該マルチパス信号の信頼度を判定することと、を含むマルチパス信号信頼度判定方法である。   A first form for solving the above-described problem is that a correlation calculation process is performed on a received signal that has received a satellite signal transmitted from a position calculation satellite, and a peak correlation value obtained by the correlation calculation process. And determining the reliability of the multipath signal when the received signal is a multipath signal using a correlation value of a phase delayed by a predetermined phase from the peak phase indicating the peak correlation value. It is a multipath signal reliability determination method including.

また、他の形態として、位置算出用衛星から発信された衛星信号を受信した受信信号に対して相関演算処理を行う相関演算部と、前記相関演算処理により求められたピーク相関値と、当該ピーク相関値を示したピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号である場合の当該マルチパス信号の信頼度を判定する判定部と、を備えたマルチパス信号信頼度判定装置を構成してもよい。   As another form, a correlation calculation unit that performs a correlation calculation process on a received signal received from a satellite signal transmitted from a position calculation satellite, a peak correlation value obtained by the correlation calculation process, and the peak A determination unit that determines the reliability of the multipath signal when the received signal is a multipath signal, using a correlation value of a phase delayed by a predetermined phase from the peak phase indicating the correlation value. A path signal reliability determination device may be configured.

この第1の形態等によれば、位置算出用衛星から発信された衛星信号を受信した受信信号に対して相関演算処理を行う。そして、相関演算処理により求められたピーク相関値と、当該ピーク相関値を示したピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値とを用いて、受信信号がマルチパス信号である場合の当該マルチパス信号の信頼度を判定する。   According to the first embodiment and the like, the correlation calculation process is performed on the received signal received from the satellite signal transmitted from the position calculating satellite. Then, using the peak correlation value obtained by the correlation calculation process and the correlation value of the phase delayed by a predetermined phase from the peak phase indicating the peak correlation value, the multipath when the received signal is a multipath signal Determine the reliability of the signal.

マルチパス信号は、測位用衛星から送信される衛星信号である直接波信号に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳した信号である。間接波信号は、測位用衛星から受信機までの伝播距離が直接波信号に比べて長いため、直接波信号に対して遅れた信号となる。そのため、受信信号がマルチパス信号である場合は、ピーク位相から遅れた位相において間接波信号の影響が大きく現れ、相関値の絶対値が大きくなる。従って、ピーク相関値と、ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値とを参照することで、間接波信号が直接波信号に与える影響の程度を把握することができ、マルチパス信号の良し悪しを判定することが可能となる。   A multipath signal is an indirect wave such as a reflected wave reflected from a building or the ground, a transmitted wave transmitted through an obstacle, or a diffracted wave diffracted from an obstacle to a direct wave signal transmitted from a positioning satellite. The signal is a superimposed signal. The indirect wave signal is a signal delayed from the direct wave signal because the propagation distance from the positioning satellite to the receiver is longer than the direct wave signal. For this reason, when the received signal is a multipath signal, the influence of the indirect wave signal appears greatly in the phase delayed from the peak phase, and the absolute value of the correlation value increases. Therefore, by referring to the peak correlation value and the correlation value of the phase delayed by a predetermined phase from the peak phase, the degree of influence of the indirect wave signal on the direct wave signal can be grasped, and the quality of the multipath signal can be determined. Can be determined.

また、第2の形態として、第1の形態のマルチパス信号信頼度判定方法であって、前記所定位相は、1チップ以上2チップ未満であるマルチパス信号信頼度判定方法を構成してもよい。   Further, as a second mode, the multipath signal reliability determination method according to the first mode, wherein the predetermined phase is not less than 1 chip and less than 2 chips, may be configured. .

この第2の形態によれば、ピーク位相から1チップ以上2チップ未満遅れた位相を所定位相として用いて、マルチパス信号の信頼度を判定する。本願発明者が実験を行った結果、ピーク位相からの遅れが1チップ未満である位相や2チップ以上遅れた位相における相関値に比べて、1チップ以上2チップ未満遅れた位相の相関値の方が、間接波信号の影響を判定し易いことが分かった。そのため、1チップ以上2チップ未満遅れた位相の相関値を用いてマルチパス信号の信頼度を判定することがより好適である。   According to the second aspect, the reliability of the multipath signal is determined using a phase delayed by one chip or more and less than two chips from the peak phase as the predetermined phase. As a result of experiments by the inventor of the present application, the correlation value of the phase delayed by 1 chip or more and less than 2 chips compared to the correlation value in the phase where the delay from the peak phase is less than 1 chip or the phase delayed by 2 chips or more However, it turned out that it is easy to determine the influence of an indirect wave signal. Therefore, it is more preferable to determine the reliability of the multipath signal by using the correlation value of the phase delayed by one chip or more and less than two chips.

また、第3の形態として、第1又は第2の形態のマルチパス信号信頼度判定方法を実行することと、前記衛星信号を直接受信した直接波信号に対する前記衛星信号を間接受信した間接波信号の遅れに応じて前記相関値を強め合う状態か弱め合う状態かを、ピーク相関値と、当該ピーク相関値を示したピーク位相から所定位相進んだ位相の相関値とを用いて判定することと、前記相関演算処理の結果から求まるコード位相に含まれる誤差を、前記信頼度と前記判定した状態とに応じて定められた誤差算出方法を用いて算出することと、を含むコード位相誤差算出方法を構成してもよい。   Further, as a third mode, executing the multipath signal reliability determination method of the first or second mode, and an indirect wave signal indirectly receiving the satellite signal with respect to the direct wave signal directly receiving the satellite signal Determining whether the correlation value is intensifying or weakening in accordance with the delay of the peak using a peak correlation value and a correlation value of a phase advanced by a predetermined phase from the peak phase indicating the peak correlation value; A code phase error calculation method including: calculating an error included in the code phase obtained from the result of the correlation calculation process using an error calculation method determined according to the reliability and the determined state May be configured.

この第3の形態によれば、直接波信号に対する間接波信号の遅れに応じて相関値が強め合う状態か弱め合う状態かを、ピーク相関値と、当該ピーク相関値を示したピーク位相から所定位相進んだ位相の相関値とを用いて判定する。そして、相関演算処理の結果から求まるコード位相に含まれる誤差を、マルチパス信号の信頼度と、判定した強め合い又は弱め合いの状態とに応じて定められた誤差算出方法を用いて算出する。   According to the third embodiment, whether the correlation value is intensifying or weakening in accordance with the delay of the indirect wave signal with respect to the direct wave signal is determined based on the peak correlation value and the peak phase indicating the peak correlation value. Judgment is made using the correlation value of the advanced phase. Then, an error included in the code phase obtained from the result of the correlation calculation process is calculated using an error calculation method determined according to the reliability of the multipath signal and the determined strength or weakness state.

詳細は後述するが、直接波信号と間接波信号の位相の違いによって、相関値が強め合う状態となるか弱め合う状態となるかが変化すること、及び、この状態の変化によって、コード位相誤差の符号が変化することが分かった。また、マルチパス信号の信頼度の違いによって、コード位相誤差の変化の幅(振幅)が変化することが分かった。このことから、マルチパス信号の信頼度と、相関値の強め合い/弱め合いの状態とに応じて誤差算出方法を可変にすることで、コード位相誤差の算出を適切に行うことが可能となる。   As will be described in detail later, depending on the phase difference between the direct wave signal and the indirect wave signal, whether the correlation value is in an intensifying state or a weakening state changes, and the change in this state causes a code phase error. It was found that the sign of changed. It was also found that the width (amplitude) of the change in the code phase error changes depending on the reliability of the multipath signal. From this, it is possible to appropriately calculate the code phase error by making the error calculation method variable according to the reliability of the multipath signal and the strength / weakness of the correlation value. .

また、第4の形態として、第3の形態のコード位相誤差算出方法を実行することと、前記コード位相誤差算出方法により求められた前記コード位相の誤差を用いて、前記相関演算処理の結果から求まるコード位相を補正した補正コード位相を算出することと、を含むコード位相算出方法を構成してもよい。   Further, as a fourth mode, from the result of the correlation calculation process using the code phase error calculation method of the third mode and using the code phase error obtained by the code phase error calculation method A code phase calculation method including calculating a corrected code phase obtained by correcting the obtained code phase may be configured.

この第4の形態によれば、上述した第3の形態のコード位相誤差算出方法により求められたコード位相の誤差を用いて、相関演算処理の結果から求まるコード位相を補正した補正コード位相を算出する。これにより、誤差が補正されたより正確な補正コード位相を用いて位置算出を行うことが可能となり、位置算出の正確性が向上する。   According to the fourth embodiment, the correction code phase obtained by correcting the code phase obtained from the result of the correlation calculation process is calculated using the code phase error obtained by the code phase error calculation method of the third embodiment described above. To do. As a result, position calculation can be performed using a more accurate correction code phase in which the error is corrected, and the accuracy of position calculation is improved.

また、第5の形態として、複数の位置算出用衛星から衛星信号を受信することと、前記衛星信号それぞれの受信信号について第1又は第2の形態のマルチパス信号信頼度判定方法を実行することと、前記マルチパス信号信頼度判定方法の実行により求められた信頼度を用いて、位置算出に用いる前記衛星信号を選択することと、前記選択された衛星信号の受信信号を用いて位置算出を行うことと、を含む位置算出方法を構成してもよい。   As a fifth mode, receiving satellite signals from a plurality of position calculating satellites, and executing the multipath signal reliability determination method according to the first or second mode for each received signal of the satellite signals. Selecting the satellite signal used for position calculation using the reliability obtained by executing the multipath signal reliability determination method, and calculating the position using the received signal of the selected satellite signal. Performing a position calculation method.

この第5の形態によれば、上述した第1又は第2の形態のマルチパス信号信頼度判定方法の実行により求められた信頼度を用いて、位置算出に用いる衛星信号を選択する。そして、選択された衛星信号の受信信号を用いて位置算出を行う。例えば、位置算出に必要な衛星数が不足する場合は、マルチパス信号と判定された衛星信号のうち、信頼度が高い衛星信号を位置算出に使用するようにする。これにより、マルチパス信号を除外してしまうと十分な衛星数を確保することができない環境においても、マルチパス信号であるが信頼性の高い衛星信号を用いて位置算出を行うことが可能となる。   According to the fifth embodiment, the satellite signal used for position calculation is selected using the reliability obtained by executing the multipath signal reliability determination method of the first or second embodiment described above. Then, position calculation is performed using the received signal of the selected satellite signal. For example, when the number of satellites necessary for position calculation is insufficient, among satellite signals determined to be multipath signals, satellite signals with high reliability are used for position calculation. As a result, even in an environment where a sufficient number of satellites cannot be secured if multipath signals are excluded, it is possible to perform position calculation using satellite signals that are multipath signals but have high reliability. .

相関値のピーク検出の説明図。Explanatory drawing of the peak detection of a correlation value. 相関値のピーク検出の説明図。Explanatory drawing of the peak detection of a correlation value. 相関値のピーク検出の説明図。Explanatory drawing of the peak detection of a correlation value. マルチパス信号に対する相関結果を示す図。The figure which shows the correlation result with respect to a multipath signal. コード位相誤差ERRの説明図。Explanatory drawing of code phase error ERR. コード位相誤差ERRの説明図。Explanatory drawing of code phase error ERR. コード位相誤差ERRの説明図。Explanatory drawing of code phase error ERR. PE値の算出方法の説明図。Explanatory drawing of the calculation method of PE value. PE値とコード位相誤差ERRの関係図。The relationship figure of PE value and code phase error ERR. 直接波信号に対する相関結果を示す図。The figure which shows the correlation result with respect to a direct wave signal. 直接波信号に対する相関結果を示す図。The figure which shows the correlation result with respect to a direct wave signal. マルチパス信号に対する相関結果を示す図。The figure which shows the correlation result with respect to a multipath signal. マルチパス信号に対する相関結果を示す図。The figure which shows the correlation result with respect to a multipath signal. ベクトル角の説明図。Illustration of vector angle. ベクトル角の説明図。Illustration of vector angle. ベクトル角とコード位相誤差の関係図。FIG. 6 is a relationship diagram between a vector angle and a code phase error. 受信信号がマルチパス信号であるかの判定の説明図。Explanatory drawing of determination whether a received signal is a multipath signal. PL値の算出方法の説明図。Explanatory drawing of the calculation method of PL value. PL値の説明図。Explanatory drawing of PL value. PL値の説明図。Explanatory drawing of PL value. PL値の説明図。Explanatory drawing of PL value. PL値の説明図。Explanatory drawing of PL value. PL値とコード位相誤差の関係図。The relationship figure of PL value and code phase error. ΔPL値とコード位相誤差の関係図。The relationship figure of (DELTA) PL value and a code phase error. マルチパス信号の信頼度の判定方法の説明図。Explanatory drawing of the determination method of the reliability of a multipath signal. ΔPE値とコード位相誤差の関係図。The relationship figure of (DELTA) PE value and a code phase error. 携帯電話機の機能構成を示すブロック図。The block diagram which shows the function structure of a mobile telephone. ベースバンド処理回路部の回路構成を示すブロック図。The block diagram which shows the circuit structure of a baseband process circuit part. ROMのデータ構成を示す図。The figure which shows the data structure of ROM. RAMのデータ構成を示す図。The figure which shows the data structure of RAM. フラグ判定範囲テーブルのデータ構成を示す図。The figure which shows the data structure of a flag determination range table. オフセットテーブルのデータ構成を示す図。The figure which shows the data structure of an offset table. 誤差モデル式テーブルのデータ構成を示す図。The figure which shows the data structure of an error model type | formula table. 捕捉対象衛星データベースのデータ構成を示す図。The figure which shows the data structure of the acquisition object satellite database. 位置算出処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a position calculation process. マルチパス検出処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a multipath detection process. マルチパス信号信頼度判定処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a multipath signal reliability determination process. コード位相補正処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a code phase correction process. 第2の位置算出処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a 2nd position calculation process. 位置算出使用衛星信号決定処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a position calculation use satellite signal determination process. 変形例におけるPE値の算出方法の説明図。Explanatory drawing of the calculation method of PE value in a modification. 変形例におけるPL値の算出方法の説明図。Explanatory drawing of the calculation method of PL value in a modification.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。以下では、GPS受信機を具備した携帯電話機に本発明を適用する場合を例に挙げて説明する。本実施形態では、GPS受信機は、マルチパス信号を検出するマルチパス信号検出装置として機能する他、受信信号がマルチパス信号である場合に当該マルチパス信号の信頼度を判定するマルチパス信号信頼度判定装置としても機能する。尚、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, a case where the present invention is applied to a mobile phone including a GPS receiver will be described as an example. In this embodiment, the GPS receiver functions as a multipath signal detection device that detects a multipath signal, and also determines the reliability of the multipath signal when the received signal is a multipath signal. Also functions as a degree determination device. The embodiment to which the present invention is applicable is not limited to this.

[原理]
(A)マルチパス信号の検出
最初に、マルチパス信号を検出する原理について説明する。GPS受信機では、測位用衛星の一種であるGPS衛星から送出される測位用信号としてのGPS衛星信号の捕捉を、C/Aコードと呼ばれる拡散符号を用いて行う。具体的には、GPS衛星信号は、各GPS衛星ごとに割り当てられた固有の変調コードであるC/A(Coarse and Acquisition)コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された1.57542[GHz]の通信信号である。C/Aコードは、コード長1023チップを1PNフレームとする繰返し周期1msの擬似ランダム雑音符号である。
[principle]
(A) Detection of multipath signal First, the principle of detecting a multipath signal will be described. In the GPS receiver, a GPS satellite signal as a positioning signal transmitted from a GPS satellite which is a kind of positioning satellite is captured using a spreading code called a C / A code. Specifically, the GPS satellite signal is a 1.57542 [GHz] communication modulated by a direct spread spectrum method with a C / A (Coarse and Acquisition) code that is a unique modulation code assigned to each GPS satellite. Signal. The C / A code is a pseudo random noise code having a repetition period of 1 ms with a code length of 1023 chips as one PN frame.

このGPS衛星信号の受信信号と、捕捉対象としているGPS衛星(以下、「捕捉対象衛星」と称す。)のGPS衛星信号(以下、「捕捉対象衛星信号」と称す。)のC/Aコードを模擬したレプリカコードとの相関演算を行う。このとき、レプリカコードの周波数及び位相をずらしながら相関演算を行う。相関演算により得られる相関値は、レプリカコードの周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つ、レプリカコードの位相と受信信号の位相とが一致した場合に最大となる。相関値が最大となる位相及び周波数を検出することで、GPS衛星信号に含まれるC/Aコードの位相及び搬送波周波数(ドップラ周波数)が得られ、GPS衛星信号が捕捉される。   The GPS satellite signal received signal and the C / A code of the GPS satellite signal (hereinafter referred to as “capture target satellite signal”) of the GPS satellite to be captured (hereinafter referred to as “capture target satellite”). Correlation with the simulated replica code is performed. At this time, correlation calculation is performed while shifting the frequency and phase of the replica code. The correlation value obtained by the correlation calculation is maximized when the frequency of the replica code matches the frequency of the received signal and the phase of the replica code matches the phase of the received signal. By detecting the phase and frequency with the maximum correlation value, the phase and carrier frequency (Doppler frequency) of the C / A code included in the GPS satellite signal are obtained, and the GPS satellite signal is captured.

また、C/AコードはGPS衛星毎に異なるコードが予め規定されており、これにより、受信信号から所望のGPS衛星信号を分離・捕捉することが可能となっている。また、最大となった相関値が一定値に満たない場合には、ピークとは判定されず、捕捉対象衛星信号ではないと判定される。この場合には、捕捉対象衛星を変えて、再度、相関演算を行って信号の捕捉を試みる。   In addition, a different code for each GPS satellite is defined in advance as the C / A code, so that a desired GPS satellite signal can be separated and captured from the received signal. If the maximum correlation value is less than a certain value, it is not determined to be a peak, and it is determined that it is not a capture target satellite signal. In this case, the capture target satellite is changed, and the correlation calculation is performed again to try to capture the signal.

ところで、GPS衛星は常にその位置が変化しており、GPS衛星とGPS受信機との間の距離(すなわち擬似距離)もそれに応じて変化している。このため、GPS受信機では、擬似距離の変化に対応するために、捕捉したGPS衛星信号を追跡(Tracking)する処理を行う。   By the way, the position of the GPS satellite is constantly changing, and the distance between the GPS satellite and the GPS receiver (that is, the pseudorange) is also changed accordingly. For this reason, the GPS receiver performs a process of tracking the captured GPS satellite signal in order to cope with a change in the pseudorange.

図1〜図3は、相関値が最大(ピーク)となる位相(以下、「ピーク位相」と称す。)の検出を説明する図である。図1では、横軸をコード位相、縦軸を相関値として、C/Aコードの自己相関値の一例を示している。尚、以下の説明では、相関値というときは、相関値の大きさ(絶対値)を意味するものとする。   1 to 3 are diagrams for explaining detection of a phase having a maximum correlation value (peak) (hereinafter referred to as “peak phase”). In FIG. 1, an example of the autocorrelation value of the C / A code is shown with the horizontal axis representing the code phase and the vertical axis representing the correlation value. In the following description, the correlation value means the magnitude (absolute value) of the correlation value.

C/Aコードの自己相関値は、ピーク値を頂点とする左右対称の略三角形の形状で表される。つまり、ピーク位相から同じ量だけ位相が遅れた位相での相関値と、進んだ位相での相関値とは等しくなる。   The autocorrelation value of the C / A code is represented by a substantially symmetrical triangle shape with the peak value as a vertex. That is, the correlation value at the phase delayed by the same amount from the peak phase is equal to the correlation value at the advanced phase.

このことから、現在追跡しているコード位相(以下、「Punctual位相」と称す。)に対して、一定量だけ進んだ位相(以下、「Early位相」と称す。)と、一定量だけ遅れた位相(以下、「Late位相」と称す。)それぞれにおける相関値を算出する。一定量は、例えば、1/3チップとすることができる。そして、Late位相の相関値(以下、「Late相関値」と称す。)Plと、Early位相の相関値(以下、「Early相関値」と称す。)Peとが等しくなるように、Punctual位相を制御する。   Therefore, a phase advanced by a certain amount (hereinafter referred to as “Early phase”) with respect to the currently tracked code phase (hereinafter referred to as “Punctual phase”) and delayed by a certain amount. A correlation value in each phase (hereinafter referred to as “late phase”) is calculated. A certain amount can be, for example, 1/3 chip. The punctual phase is set such that the correlation value of the Late phase (hereinafter referred to as “Late correlation value”) Pl and the correlation value of the Early phase (hereinafter referred to as “Early correlation value”) Pe are equal. Control.

具体的には、図1に示すように、Early相関値PeとLate相関値Plとが一致する場合には、Punctual位相Ppがピーク位相に一致しているとみなす。また、図2に示すように、Early相関値PeがLate相関値Plより大きい場合には、Punctual位相がピーク位相より遅れているため、Punctual位相を進ませる。また、図3に示すように、Early相関値PeがLate相関値Plより小さい場合には、Punctual位相がピーク位相より進んでいるため、Punctual位相を遅らせる。以下の説明において「Punctual位相」とは、Early相関値PeとLate相関値Plとが一致する場合、すなわちピーク位相に一致しているとみなしたPunctual位相を意味するものとする。   Specifically, as shown in FIG. 1, when the Early correlation value Pe and the Late correlation value Pl match, it is considered that the punctual phase Pp matches the peak phase. Further, as shown in FIG. 2, when the Early correlation value Pe is larger than the Late correlation value Pl, the punctual phase is delayed because the punctual phase is behind the peak phase. Further, as shown in FIG. 3, when the Early correlation value Pe is smaller than the Late correlation value Pl, the punctual phase is advanced from the peak phase, so that the punctual phase is delayed. In the following description, “Punctual phase” refers to a punctual phase when the Early correlation value Pe and the Late correlation value Pl match, that is, the peak phase that is considered to match the peak phase.

ところで、マルチパス環境では、GPS受信機で受信される信号(受信信号)は、GPS衛星から送信されるGPS衛星信号である直接波信号に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳した信号(マルチパス信号)となる。   By the way, in a multipath environment, a signal (received signal) received by a GPS receiver is a direct wave signal that is a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite, and a reflected wave or an obstacle reflected on a building, the ground, or the like. It becomes a signal (multipath signal) in which an indirect wave signal such as a transmitted wave that has been transmitted or a diffracted wave that is diffracted by an obstacle is superimposed.

図4は、マルチパス信号に対する相関結果を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、この直接波信号と間接波信号とを合成(重畳)したマルチパス信号とのそれぞれの相関値のグラフを示している。図4において、横軸はコード位相、縦軸は相関値を示している。   FIG. 4 is a diagram illustrating a correlation result with respect to a multipath signal, and each correlation value of a direct wave signal, an indirect wave signal, and a multipath signal obtained by combining (superimposing) the direct wave signal and the indirect wave signal. The graph is shown. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the code phase, and the vertical axis indicates the correlation value.

間接波信号に対する相関値は、直接波信号に対する相関値と同様に略三角形の形状をなしているが、間接波信号の相関値のピーク値(相関ピーク値)の大きさは、直接波信号の相関ピーク値よりも小さい。これは、GPS衛星から送出されたGPS衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を透過すること等によって、送出された時点における信号強度が、受信時には弱められていることによるものである。   The correlation value for the indirect wave signal has a substantially triangular shape like the correlation value for the direct wave signal, but the magnitude of the peak value (correlation peak value) of the correlation value of the indirect wave signal is It is smaller than the correlation peak value. This is due to the fact that the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite is weakened at the time of reception because the GPS satellite signal is reflected on the building or the ground or transmitted through an obstacle. .

また、間接波信号のピーク位相は、直接波信号のピーク位相よりも遅れている。これは、GPS衛星から送出されたGPS衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を回折すること等によって、GPS衛星からGPS受信機までの伝播距離が長くなったことによるものである。   The peak phase of the indirect wave signal is delayed from the peak phase of the direct wave signal. This is because the propagation distance from the GPS satellite to the GPS receiver is increased by the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite being reflected on the building or the ground or diffracting an obstacle.

そして、マルチパス信号に対する相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との和となるため、三角形状が歪んでピーク値を中心とした左右対称とはならない。このため、図5に示すように、マルチパス信号におけるPunctual位相はピーク位相に一致しない。このピーク位相とPunctual位相との位相差を、以下では「コード位相誤差」と称し、「ERR」と表記する。また、Punctual位相がピーク位相よりも遅れている場合のコード位相誤差の符号を「正」、Punctual位相がピーク位相よりも進んでいる場合のコード位相誤差の符号を「負」と定義する。コード位相誤差の正負は、直接波信号と間接波信号の位相の違いにより生じる直接波信号と間接波信号との干渉の種類、すなわち、直接波信号と間接波信号とが強め合う状態(いわゆる増加的干渉)にあるのか、それとも、弱め合う状態(いわゆる減殺的干渉)にあるのかに応じて変化する。   Since the correlation value for the multipath signal is the sum of the correlation value of the direct wave signal and the correlation value of the indirect wave signal, the triangular shape is distorted and is not symmetrical with respect to the peak value. For this reason, as shown in FIG. 5, the punctual phase in the multipath signal does not coincide with the peak phase. Hereinafter, the phase difference between the peak phase and the punctual phase is referred to as “code phase error” and is expressed as “ERR”. Further, the sign of the code phase error when the punctual phase is delayed from the peak phase is defined as “positive”, and the sign of the code phase error when the punctual phase is advanced from the peak phase is defined as “negative”. The positive / negative code phase error is the type of interference between the direct wave signal and the indirect wave signal caused by the difference in phase between the direct wave signal and the indirect wave signal, that is, the state in which the direct wave signal and the indirect wave signal strengthen (so-called increase) Depending on whether it is in a destructive state (so-called destructive interference).

図6は、直接波信号と間接波信号とが同相である場合の相関結果の一例を示す図であり、図7は、直接波信号と間接波信号とが逆相である場合の相関結果の一例を示す図である。GPS受信機に到達した直接波信号と間接波信号の位相が同相である場合は、直接波信号と間接波信号とは互いに強め合うため、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値と間接波信号に対する相関値との合算値として表される。すなわち、直接波信号に対する間接波信号の遅れに応じて相関値が強め合う状態となっている。この場合は、図6に示すように、Punctual位相がピーク位相に対して遅れ位相となるため、コード位相誤差ERRは正の値となる。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a correlation result when the direct wave signal and the indirect wave signal are in phase, and FIG. 7 illustrates a correlation result when the direct wave signal and the indirect wave signal are in reverse phase. It is a figure which shows an example. When the direct wave signal and the indirect wave signal that have arrived at the GPS receiver are in phase, the direct wave signal and the indirect wave signal strengthen each other, so the correlation value of the synthesized wave signal is the correlation value with respect to the direct wave signal. And the sum of the correlation value for the indirect wave signal. That is, the correlation value is intensified according to the delay of the indirect wave signal with respect to the direct wave signal. In this case, as shown in FIG. 6, since the punctual phase is delayed from the peak phase, the code phase error ERR has a positive value.

一方、GPS受信機に到達した直接波信号と間接波信号の位相が逆相である場合は、直接波信号と間接波信号とは互いに弱め合うため、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値から間接波信号に対する相関値を減じた減算値として表される。すなわち、直接波信号に対する間接波信号の遅れに応じて相関値が弱め合う状態となっている。この場合は、図7に示すように、Punctual位相がピーク位相に対して進み位相となるため、コード位相誤差ERRは負の値となる。尚、間接波信号の相関値が直接波信号の相関値よりも大きい場合には相関値の減算値は負の値となるが、絶対値を計算しているため、正の値として図示されている。   On the other hand, when the direct wave signal and the indirect wave signal that have arrived at the GPS receiver have opposite phases, the direct wave signal and the indirect wave signal weaken each other, so the correlation value of the synthesized wave signal is the direct wave signal. Is expressed as a subtraction value obtained by subtracting the correlation value for the indirect wave signal from the correlation value for. That is, the correlation value is weakened according to the delay of the indirect wave signal with respect to the direct wave signal. In this case, as shown in FIG. 7, since the punctual phase is a leading phase with respect to the peak phase, the code phase error ERR has a negative value. When the correlation value of the indirect wave signal is larger than the correlation value of the direct wave signal, the subtraction value of the correlation value is a negative value, but since the absolute value is calculated, it is shown as a positive value. Yes.

直接波信号と間接波信号とが強め合う場合は、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値と間接波信号に対する相関値との合算値として表されるため、相関値が強め合う状態であることを意味する。直接波信号と間接波信号が弱め合う場合は、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値から間接波信号に対する相関値を減じた減算値として表されるため、相関値が弱め合う状態であることを意味する。すなわち、直接波信号と間接波信号の強め合い/弱め合いの状態と、相関値の強め合い/弱め合いの状態とは等価である。   When the direct wave signal and the indirect wave signal are intensified, the correlation value of the synthesized wave signal is expressed as the sum of the correlation value for the direct wave signal and the correlation value for the indirect wave signal, so the correlation value is intensified. It means a state. When the direct wave signal and the indirect wave signal are weakened, the correlation value of the synthesized wave signal is expressed as a subtraction value obtained by subtracting the correlation value for the indirect wave signal from the correlation value for the direct wave signal. It means a state. That is, the strengthening / weakening state of the direct wave signal and the indirect wave signal is equivalent to the strengthening / weakening state of the correlation value.

本実施形態では、「PE値」と「ベクトル角θ」との2つのパラメーターを定義する。そして、この2つのパラメーターの値を用いて、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することで、マルチパス信号を検出する。   In this embodiment, two parameters, “PE value” and “vector angle θ”, are defined. The multipath signal is detected by determining whether or not the received signal is a multipath signal using the values of these two parameters.

図8は、PE値の算出方法の説明図であり、受信信号に対する相関結果の一例を示している。同図において、Punctual相関値Pp、Punctual位相から1チップ以上進んだ位相での相関値Pn、Punctual位相からNチップだけ進んだ位相での相関値Paから、次式(1)に従ってPE値を算出する。
PE=(Pp−Pn)/(Pa−Pn) ・・(1)
FIG. 8 is an explanatory diagram of a PE value calculation method and shows an example of a correlation result for a received signal. In the figure, the PE value is calculated from the punctual correlation value Pp, the correlation value Pn at the phase advanced by one chip or more from the punctual phase, and the correlation value Pa at the phase advanced by N chips from the punctual phase according to the following equation (1). To do.
PE = (Pp-Pn) / (Pa-Pn) (1)

但し、式(1)において、0<N<1であり、図8に示すように、例えばN=2/3とすることができる。すなわち、PE値は、相関値Pnに対するPunctual相関値Ppと、相関値Pnに対する相関値Paとの比率を表す。相関値Pnは、Punctual位相から1チップ以上離れた位相の相関値であるため、ノイズフロア(ノイズとみなす信号の相関値)に対する相関値と言える。   However, in Expression (1), 0 <N <1, and as shown in FIG. 8, for example, N = 2/3. That is, the PE value represents the ratio between the punctual correlation value Pp for the correlation value Pn and the correlation value Pa for the correlation value Pn. Since the correlation value Pn is a correlation value of a phase that is one chip or more away from the punctual phase, it can be said to be a correlation value for the noise floor (correlation value of a signal regarded as noise).

そして、本願発明者が実験を行った結果、このPE値とコード位相誤差ERRとの間には次のような関係があることが分かった。図9は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、受信信号のPE値とコード位相誤差ERRとの関係を示す図である。図9では、横軸を共通の時間軸として、実線がPE値の時間変化を示し、破線がコード位相誤差ERRの時間変化を示している。   As a result of an experiment conducted by the inventor of the present application, it was found that there is the following relationship between the PE value and the code phase error ERR. FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the PE value of the received signal and the code phase error ERR when the multipath effect is changed from the “none” state to the “present” state. In FIG. 9, with the horizontal axis as a common time axis, the solid line shows the time change of the PE value, and the broken line shows the time change of the code phase error ERR.

マルチパスの影響が“無し”の状態では、GPS受信機における受信信号は直接波信号のみでなる。この場合、コード位相誤差ERRはほぼゼロであり、PE値は一定値である。これは、直接波信号の相関値のカーブの形状が時間経過によって変化しないためである。このマルチパスの影響が“無し”の状態、すなわち間接波信号が存在しない場合のPE値のことを、以下では「PEオフセット値」として説明する。   When the influence of multipath is “none”, the received signal at the GPS receiver is only a direct wave signal. In this case, the code phase error ERR is almost zero, and the PE value is a constant value. This is because the shape of the correlation curve of the direct wave signal does not change with time. Hereinafter, the PE value when the influence of the multipath is “none”, that is, when there is no indirect wave signal, will be described as “PE offset value”.

GPS衛星信号のPRNコードに応じて相関値の三角形の傾斜の程度が異なるため、PEオフセット値は、GPS衛星毎に異なる。また、GPS衛星信号の信号強度に応じて相関値の三角形の高さが異なるため、PEオフセット値は、GPS衛星信号の信号強度に応じても変化する。すなわち、PEオフセット値は、GPS衛星の番号、及び、GPS衛星信号の信号強度に依存する値であると言える。   Since the degree of inclination of the triangle of the correlation value differs depending on the PRN code of the GPS satellite signal, the PE offset value differs for each GPS satellite. In addition, since the triangle height of the correlation value varies depending on the signal strength of the GPS satellite signal, the PE offset value also varies depending on the signal strength of the GPS satellite signal. That is, the PE offset value can be said to be a value that depends on the GPS satellite number and the signal strength of the GPS satellite signal.

一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号は、直接波信号に間接波信号が重畳されたマルチパス信号となる。この場合、コード位相誤差ERR及びPE値は、ともに時間経過に伴って変動する。これは、GPS衛星やGPS受信機が移動することによりGPS衛星信号とGPS受信機との相対位置関係が変化することで間接波信号が変動し、マルチパス信号のカーブの相関値の形状が変化するためである。つまり、図8における受信信号の相関値Pp,Paが変化するからである。このPE値の変動はsin波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度関係や搬送周波数の差によって決まる。   On the other hand, when the multipath influence is “present”, the received signal is a multipath signal in which an indirect wave signal is superimposed on a direct wave signal. In this case, both the code phase error ERR and the PE value vary with time. This is because the indirect wave signal changes due to the relative positional relationship between the GPS satellite signal and the GPS receiver changing as the GPS satellite or GPS receiver moves, and the shape of the correlation value of the curve of the multipath signal changes. It is to do. That is, the correlation values Pp and Pa of the received signal in FIG. 8 change. The fluctuation of the PE value can be approximated by a sin wave, and the amplitude is determined by the signal intensity relationship between the direct wave signal and the indirect wave signal and the difference in carrier frequency.

図9からわかることは、PE値とコード位相誤差ERRとは、ほぼ同様な時間変動をするということである。つまり、コード位相誤差ERRが増加するとPE値も増加し、逆に、コード位相誤差ERRが減少するとPE値も減少する。前述したように、直接波信号と間接波信号とが強め合う場合は、コード位相誤差ERRが正の値となり、直接波信号と間接波信号とが弱め合う場合は、コード位相誤差ERRが負の値となる。従って、直接波信号と間接波信号とが強め合う場合は、PE値は増加する方向に変化し、直接波信号と間接波信号とが弱め合う場合は、PE値は減少する方向に変化する。   It can be seen from FIG. 9 that the PE value and the code phase error ERR have substantially the same time variation. That is, when the code phase error ERR increases, the PE value also increases. Conversely, when the code phase error ERR decreases, the PE value also decreases. As described above, when the direct wave signal and the indirect wave signal are strengthened, the code phase error ERR has a positive value. When the direct wave signal and the indirect wave signal are weakened, the code phase error ERR is negative. Value. Therefore, when the direct wave signal and the indirect wave signal strengthen each other, the PE value changes in the increasing direction, and when the direct wave signal and the indirect wave signal weaken each other, the PE value changes in the decreasing direction.

次に、ベクトル角θと呼ばれる指標値を定義する。ベクトル角θは、次のように定義される。図10及び図11は、直接波信号の相関結果を示す図である。図10は、直接波信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、図11は、図10における各コード位相の相関値Pを、横軸を相関値のQ成分(直交成分)、縦軸を相関値のI成分(同相成分)とするIQ座標平面にプロットした図である。尚、相関値P=(I+Q1/2、である。 Next, an index value called a vector angle θ is defined. The vector angle θ is defined as follows. 10 and 11 are diagrams showing correlation results of direct wave signals. FIG. 10 shows a graph of the correlation value with respect to the code phase of the direct wave signal. FIG. 11 shows the correlation value P of each code phase in FIG. 10, the horizontal axis is the Q component (orthogonal component) of the correlation value, and the vertical axis is It is the figure plotted on the IQ coordinate plane made into I component (in-phase component) of a correlation value. Incidentally, the correlation value P = (I 2 + Q 2 ) 1/2 .

図11を見ると、直接波信号の相関値Pは、IQ座標平面において、原点Oを通る略直線状に分布している。すなわち、コード位相CP0,CP4の相関値P0,P4は、I成分及びQ成分がともにゼロであり、IQ座標平面では原点Oにプロットされる。また、コード位相CP1〜CP3の相関値P1〜P3は、I成分及びQ成分がともにゼロでないため、原点Oから離れた位置にプロットされ、特に、相関値Pが最大となるコード位相(ピーク位相)CP2の相関値P2は、原点Oから最も遠い位置にプロットされる。   Referring to FIG. 11, the correlation value P of the direct wave signal is distributed in a substantially straight line passing through the origin O on the IQ coordinate plane. That is, the correlation values P0 and P4 of the code phases CP0 and CP4 have zero I and Q components, and are plotted at the origin O on the IQ coordinate plane. Further, the correlation values P1 to P3 of the code phases CP1 to CP3 are plotted at positions away from the origin O because both the I component and the Q component are not zero, and in particular, the code phase (peak phase) at which the correlation value P is maximum. ) The correlation value P2 of CP2 is plotted at a position farthest from the origin O.

つまり、ピーク位相CP2から1チップ以上進んだ位相CP0から1チップ以上遅れた位相CP4までの相関値Pは、IQ座標平面において、原点Oから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に到達した後、再度、原点Oに戻るような略直線状の軌跡を描く。尚、この相関値Pが描く略直線状の軌跡は、同図ではQ軸に対して約45度の角度を成すこととしているが、直接波信号の搬送波の位相やIQ座標系のとり方等に応じて異なるものとなる。   That is, the correlation value P from the phase CP0 advanced by 1 chip or more from the peak phase CP2 to the phase CP4 delayed by 1 chip or more moves away from the origin O on the IQ coordinate plane and reaches the farthest position in the peak phase. After that, a substantially linear locus that returns to the origin O is drawn again. Note that the substantially linear locus drawn by the correlation value P forms an angle of about 45 degrees with respect to the Q axis in the figure, but it depends on the phase of the carrier wave of the direct wave signal, how to take the IQ coordinate system, etc. Depending on it.

図12及び図13は、図4及び図5に示した直接波信号に間接波信号を合成したマルチパス信号の相関結果である。図12は、マルチパス信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、図13は、図12における各コード位相の相関値をIQ座標平面にプロットした図である。   12 and 13 show the correlation results of the multipath signal obtained by synthesizing the indirect wave signal with the direct wave signal shown in FIGS. 4 and 5. FIG. 12 shows a graph of the correlation value with respect to the code phase of the multipath signal, and FIG. 13 is a diagram in which the correlation value of each code phase in FIG. 12 is plotted on the IQ coordinate plane.

図13によれば、マルチパス信号の相関値Pは、IQ座標平面において閉曲線の軌跡を描くように分布する。すなわち、コード位相CP0は、相関値P0のI成分及びQ成分がともにゼロであり、IQ座標平面の原点Oにプロットされる。また、コード位相CP1〜CP4の相関値P1〜P4は、I成分及びQ成分がともにゼロでないため、原点Oから離れた位置にプロットされ、特に、ピーク位相CP2の相関値P2は、原点Oから最も遠い位置にプロットされる。つまり、マルチパス信号の相関値Pは、原点Oから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に達した後、再度、原点Oに戻るような閉曲線の軌跡を描く。   According to FIG. 13, the correlation value P of the multipath signal is distributed so as to draw a locus of a closed curve on the IQ coordinate plane. That is, the code phase CP0 has both the I component and the Q component of the correlation value P0, and is plotted at the origin O of the IQ coordinate plane. The correlation values P1 to P4 of the code phases CP1 to CP4 are plotted at positions away from the origin O because both the I component and the Q component are not zero. In particular, the correlation value P2 of the peak phase CP2 is from the origin O. The farthest position is plotted. That is, the correlation value P of the multipath signal moves away from the origin O and draws a locus of a closed curve that returns to the origin O again after reaching the farthest position in the peak phase.

また、マルチパス信号の相関値Pのうち、Early,Late相関値PのそれぞれをIQ座標平面にプロットすると、図14及び図15に示すようになる。図14は、マルチパス信号に対する相関値を示し、図15は、図14における各コード位相の相関値をIQ座標平面にプロットした図である。   Further, among the correlation values P of the multipath signal, when the Early and Late correlation values P are plotted on the IQ coordinate plane, they are as shown in FIGS. FIG. 14 shows the correlation values for the multipath signal, and FIG. 15 is a diagram in which the correlation values of the respective code phases in FIG. 14 are plotted on the IQ coordinate plane.

図15において、原点OからEarly相関値Peの位置に向う位置ベクトルを「Early相関ベクトル」とし、Late相関値Plの位置に向う位置ベクトルを「Late相関ベクトル」とする。そして、このEarly相関ベクトルとLate相関ベクトルとの成す角度θを「ベクトル角」と定義する。尚、相関値Pl,Peは等しいため、IQ座標平面におけるEarly相関ベクトル及びLate相関ベクトルの大きさは等しい。   In FIG. 15, a position vector from the origin O toward the position of the Early correlation value Pe is referred to as “Early correlation vector”, and a position vector toward the position of the Late correlation value Pl is referred to as “Late correlation vector”. The angle θ formed by the early correlation vector and the late correlation vector is defined as a “vector angle”. Since the correlation values Pl and Pe are equal, the magnitudes of the Early correlation vector and the Late correlation vector in the IQ coordinate plane are equal.

そして、このベクトル角θとコード位相誤差ERRとの間には次のような関係がある。図16は、マルチパスの影響が“有り”の状態から“無し”の状態に変化させた場合の、ベクトル角θとコード位相誤差ERRとの関係を示す図である。図16では、横軸を共通の時刻として、実線がベクトル角θの時間変化を示し、破線がコード位相誤差ERRの時間変化を示している。   The vector angle θ and the code phase error ERR have the following relationship. FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the vector angle θ and the code phase error ERR when the multipath effect is changed from the “present” state to the “not present” state. In FIG. 16, with the horizontal axis as the common time, the solid line indicates the time change of the vector angle θ, and the broken line indicates the time change of the code phase error ERR.

マルチパスの影響が“無し”の状態では、受信信号は直接波信号のみとなる。この場合、コード位相誤差ERRはゼロであり、ベクトル角θは一定値(理論上ではゼロ)となる。これは、図11に示したように、直接波信号の相関値Pは、IQ座標平面において、略直線状の軌跡を描くように分布するためである。尚、理論上では、直接波信号に対するEarly相関値とLate相関値とは等しいためにベクトル角θはゼロであるが、実際には、所定の位相幅で位相をずらしながら相関演算を行うことから、ハードウェアの性能に応じて決まる一定値となる。   When the influence of multipath is “none”, the received signal is only a direct wave signal. In this case, the code phase error ERR is zero, and the vector angle θ is a constant value (theoretically zero). This is because the correlation value P of the direct wave signal is distributed so as to draw a substantially linear locus on the IQ coordinate plane, as shown in FIG. Theoretically, since the Early correlation value and the Late correlation value for the direct wave signal are equal, the vector angle θ is zero. However, in practice, the correlation calculation is performed while shifting the phase by a predetermined phase width. The value is determined according to the performance of the hardware.

一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号はマルチパス信号となり、コード位相誤差ERR及びベクトル角θは、ともに時間経過に従って変動する。このベクトル角θの変化は、sin波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度の関係や、搬送波周波数の差によって決まる。また、マルチパスの影響が“有り”の状態では、ベクトル角θとコード位相誤差ERRとの間には、コード位相誤差ERRが大きくなるほど、ベクトル角θは、マルチパスの影響が“無し”の状態(ゼロに近い一定値)に近づき、逆に、コード位相誤差ERRが小さくなるほど、ベクトル角θは大きくなるように変化する。   On the other hand, when the multipath effect is “present”, the received signal is a multipath signal, and the code phase error ERR and the vector angle θ both vary with time. The change in the vector angle θ can be approximated by a sine wave, and its amplitude is determined by the relationship between the signal intensity of the direct wave signal and the indirect wave signal and the difference in carrier frequency. In the state where the multipath effect is “present”, the vector angle θ is “not present” as the code phase error ERR increases between the vector angle θ and the code phase error ERR. The vector angle θ changes so as to approach the state (a constant value close to zero), and conversely, the smaller the code phase error ERR.

このようなPE値及びベクトル角θそれぞれとコード位相誤差ERRとの関係に基づいて、受信信号がマルチパス信号であるかを判定する。また、コード位相誤差ERRの大きさが十分大きい場合には、マルチパス信号であると判定する。   Based on the relationship between each PE value and vector angle θ and the code phase error ERR, it is determined whether the received signal is a multipath signal. If the code phase error ERR is sufficiently large, it is determined to be a multipath signal.

具体的には、図17に示すように、PE値及びベクトル角θに対して判定範囲を定める。図17は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、コード位相誤差ERR、PE値及びベクトル角θそれぞれの時間変化を示す図であり、横軸を共通の時間軸として、破線がコード位相誤差ERRの時間変化を示し、実線がPE値の時間変化を示し、一点鎖線がベクトル角θの時間変化を示している。   Specifically, as shown in FIG. 17, a determination range is defined for the PE value and the vector angle θ. FIG. 17 is a diagram showing changes over time in the code phase error ERR, the PE value, and the vector angle θ when the influence of the multipath is changed from the “none” state to the “present” state. With the common time axis, the broken line indicates the time change of the code phase error ERR, the solid line indicates the time change of the PE value, and the alternate long and short dash line indicates the time change of the vector angle θ.

図17に示すように、PE値に対する判定範囲B,Cを定める。この判定範囲B,Cは中心値が共通な範囲であり、この中心値は、受信信号が直接波信号のみでなる場合のPE値(すなわち、直接波信号に含まれるC/Aコードに応じた所定値)に等しい。また、判定範囲Cの幅は、判定範囲Bの幅より大きく定められている。   As shown in FIG. 17, determination ranges B and C for the PE value are determined. The determination ranges B and C are ranges having a common center value, and the center value corresponds to the PE value (that is, the C / A code included in the direct wave signal) when the received signal is only the direct wave signal. Equal to a predetermined value). Further, the width of the determination range C is set larger than the width of the determination range B.

ところで、直接波信号に対するPE値は、当該直接波信号に含まれるGPS衛星信号のC/Aコードに応じて異なる。このため、判定範囲B,Cの中心値は、捕捉対象のGPS衛星に応じて異なる値となる。また、ベクトル角θに対する判定範囲Aを定める。この判定範囲Aの中心値は、受信信号が直接波信号でなる場合のベクトル角θの値に等しい。   By the way, the PE value for the direct wave signal differs according to the C / A code of the GPS satellite signal included in the direct wave signal. For this reason, the center values of the determination ranges B and C are different values depending on the GPS satellites to be captured. Further, a determination range A for the vector angle θ is determined. The center value of this determination range A is equal to the value of the vector angle θ when the received signal is a direct wave signal.

そして、「条件A:PE値が判定範囲B外であり、且つ、ベクトル角θが判定範囲A外である」或いは「条件B:PE値が判定範囲C外である」の少なくとも一方の条件を満たすならば、受信信号はマルチパス信号であると判断し、何れも満たさないならば、マルチパス信号でないと判断する。これは、次の理由による。   Then, at least one of the conditions “Condition A: PE value is outside determination range B and vector angle θ is outside determination range A” or “Condition B: PE value is outside determination range C” is satisfied. If satisfied, the received signal is determined to be a multipath signal, and if none is satisfied, it is determined not to be a multipath signal. This is due to the following reason.

マルチパスの影響が“無し”の状態では、PE値は、捕捉対象衛星に応じた一定値となり、また、ベクトル角θは一定値(理論上は、ゼロ)となる。つまり、「条件A」及び「条件B」がともに満たされず、マルチパス信号でないと判定される。一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、PE値はコード位相誤差ERRに略一致した変化をし、また、ベクトル角θの絶対値は、コード位相誤差ERRの絶対値が大きくなるに従って小さくなるとともに、コード位相誤差ERRの絶対値が小さくなるに従って大きくなるように変化する。   In a state where the influence of multipath is “none”, the PE value is a constant value according to the acquisition target satellite, and the vector angle θ is a constant value (theoretically zero). That is, both “condition A” and “condition B” are not satisfied, and it is determined that the signal is not a multipath signal. On the other hand, in a state where the influence of multipath is “present”, the PE value changes substantially in accordance with the code phase error ERR, and the absolute value of the vector angle θ increases as the absolute value of the code phase error ERR increases. As the absolute value of the code phase error ERR decreases, the code phase error ERR changes as it decreases.

つまり、コード位相誤差ERRとベクトル角θとの関係から、マルチパス信号であっても「条件A」が満たされない場合がある。例えば図17において、時刻t1,t3,t5のそれぞれの付近の期間は、「条件A」が満たされないが、コード位相誤差ERRの絶対値が大きい期間である。このため、「条件B」によって、ベクトル角θの値に関わらず、PE値がある程度大きい場合にはマルチパス信号であると判定するようにしている。   That is, “condition A” may not be satisfied even with a multipath signal due to the relationship between the code phase error ERR and the vector angle θ. For example, in FIG. 17, a period in the vicinity of each of the times t1, t3, and t5 is a period in which the “condition A” is not satisfied but the absolute value of the code phase error ERR is large. Therefore, according to “Condition B”, when the PE value is large to some extent regardless of the value of the vector angle θ, it is determined that the signal is a multipath signal.

(B)マルチパス信号の信頼度の判定
次に、マルチパス信号の信頼度を判定する原理について説明する。マルチパス信号の信頼度とは、マルチパス信号が位置算出に使用することが許容可能な程度を示す指標値として用いられる。つまり、マルチパス信号の信頼度が高いほど、マルチパス信号を位置算出に使用することが許容可能な程度が高いということである。本実施形態では、コード位相誤差ERRの変化の幅(コード位相誤差の振幅)が小さいほど、誤差の補正によりコード位相の真値に近づけやすいため、マルチパス信号の信頼度は高いものと判定する。このマルチパス信号の信頼度を「PL値」と呼ぶ指標値を用いて判定する。
(B) Determination of reliability of multipath signal Next, the principle of determining the reliability of the multipath signal will be described. The reliability of the multipath signal is used as an index value indicating the degree to which the multipath signal can be used for position calculation. In other words, the higher the reliability of the multipath signal, the higher the degree to which the multipath signal can be used for position calculation. In the present embodiment, the smaller the change width of the code phase error ERR (the amplitude of the code phase error) is, the easier it is to approach the true value of the code phase by correcting the error. Therefore, it is determined that the reliability of the multipath signal is high. . The reliability of the multipath signal is determined using an index value called “PL value”.

図18は、PL値の算出方法を説明するための図であり、受信信号に対する相関結果の一例を示している。図18において、Punctual相関値Ppと、Punctual位相からMチップ遅れた位相での相関値Pbとを用いて、次式(2)に従ってPL値を算出する。
PL=Pb/Pp ・・・(2)
但し、1≦M<2であり、図18に示すように、例えばM=1.4とすることができる。すなわち、PL値は、相関値PbとPunctual相関値Ppとの比率を示す。
FIG. 18 is a diagram for explaining a method of calculating a PL value, and shows an example of a correlation result with respect to a received signal. In FIG. 18, the PL value is calculated according to the following equation (2) using the punctual correlation value Pp and the correlation value Pb at a phase delayed by M chips from the punctual phase.
PL = Pb / Pp (2)
However, 1 ≦ M <2, and as shown in FIG. 18, for example, M = 1.4. That is, the PL value indicates the ratio between the correlation value Pb and the punctual correlation value Pp.

本願発明者が実験を行った結果、Punctual位相からの遅れが1チップ未満である位相や2チップ以上遅れた位相に比べて、1チップ以上2チップ未満遅れた位相の方が間接波信号の影響が大きく現れ、相関値の絶対値が大きくなる傾向があることが分かった。そのため、本実施形態では、1チップ以上2チップ未満遅れた位相(1≦M<2)の相関値を用いてPL値を算出することにしている。   As a result of experiments conducted by the inventor of the present application, the influence of the indirect wave signal is greater in the phase delayed by 1 chip or more and less than 2 chips compared to the phase delayed from the punctual phase by less than 1 chip or the phase delayed by 2 chips or more It was found that the absolute value of the correlation value tends to increase. For this reason, in this embodiment, the PL value is calculated using the correlation value of the phase (1 ≦ M <2) delayed by one chip or more and less than two chips.

図19〜図22は、PL値が表す意味を説明するための図である。図19は、GPS衛星から発信されたGPS衛星信号が建物に反射してGPS受信機に到達することで、GPS受信機の受信信号がマルチパス信号となる場合を示している。ここでは、直接波信号と間接波信号とが強め合う場合に着目して図示・説明する。図19において、直接波信号と間接波信号の伝搬距離差を「ΔL1」とする。   19-22 is a figure for demonstrating the meaning which PL value represents. FIG. 19 shows a case where the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite is reflected by the building and reaches the GPS receiver, so that the received signal of the GPS receiver becomes a multipath signal. Here, the illustration and explanation will be made focusing on the case where the direct wave signal and the indirect wave signal are intensified. In FIG. 19, it is assumed that the propagation distance difference between the direct wave signal and the indirect wave signal is “ΔL1”.

図20は、図19のマルチパス信号に対する相関結果を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、これらの合成波信号とのそれぞれの相関値のグラフを示している。直接波信号と間接波信号との位相のずれを距離に換算した値が、図19の伝搬距離差「ΔL1」に相当する。図20において、Punctual相関値Pp1と、Punctual位相から1.4チップ遅れた位相における相関値Pb1とを用いてPL値を算出すると、PL1=Pb1/Pp1となる。   FIG. 20 is a diagram illustrating a correlation result with respect to the multipath signal of FIG. 19, and shows graphs of correlation values of the direct wave signal, the indirect wave signal, and these combined wave signals. A value obtained by converting the phase shift between the direct wave signal and the indirect wave signal into a distance corresponds to the propagation distance difference “ΔL1” in FIG. In FIG. 20, when the PL value is calculated using the punctual correlation value Pp1 and the correlation value Pb1 at a phase delayed by 1.4 chips from the punctual phase, PL1 = Pb1 / Pp1.

図21は、図19と同様に、GPS衛星から発信されたGPS衛星信号が建物に反射してGPS受信機に到達することで、GPS受信機の受信信号がマルチパス信号となる場合を示している。ここでも、直接波信号と間接波信号とが強め合う場合に着目して説明する。図21では、図19と比べて、GPS衛星から発信されたGPS衛星信号が建物に反射してGPS受信機に到達するまでの時間(伝搬時間)が長くなっている。これにより、直接波信号と間接波信号の伝搬距離差「ΔL2」が、図19の伝搬距離差「ΔL1」と比べて長くなっている(ΔL2>ΔL1)。   FIG. 21 shows a case where the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite is reflected on the building and reaches the GPS receiver, so that the received signal of the GPS receiver becomes a multipath signal, as in FIG. Yes. Here, the description will be focused on the case where the direct wave signal and the indirect wave signal strengthen each other. In FIG. 21, compared with FIG. 19, the time (propagation time) until the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite is reflected by the building and reaches the GPS receiver is longer. Thereby, the propagation distance difference “ΔL2” between the direct wave signal and the indirect wave signal is longer than the propagation distance difference “ΔL1” in FIG. 19 (ΔL2> ΔL1).

図22は、図21のマルチパス信号に対する相関結果を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、これらの合成波信号とのそれぞれの相関値のグラフを示している。直接波信号と間接波信号との位相のずれを距離に換算した値が、図21の伝搬距離差「ΔL2」に相当する。図22では、Punctual相関値Pp2と、Punctual位相から1.4チップ遅れた位相における相関値Pb2とを用いてPL値を算出すると、PL2=Pb2/Pp2となる。   FIG. 22 is a diagram illustrating a correlation result with respect to the multipath signal of FIG. 21, and shows a graph of correlation values of the direct wave signal, the indirect wave signal, and these combined wave signals. A value obtained by converting the phase shift between the direct wave signal and the indirect wave signal into a distance corresponds to the propagation distance difference “ΔL2” in FIG. In FIG. 22, when the PL value is calculated using the punctual correlation value Pp2 and the correlation value Pb2 at a phase delayed by 1.4 chips from the punctual phase, PL2 = Pb2 / Pp2.

前述したように、GPS衛星信号が建物に反射することによってGPS受信機までの伝搬距離が長くなるため、間接波信号のピーク位相は、直接波信号のピーク位相よりも遅れている。また、ΔL2>ΔL1であるため、図22における間接波信号のピーク位相の遅れは、図20における間接波信号のピーク位相の遅れよりも大きくなっている。そのため、図22では、Punctual位相からM(=1.4)チップ離れた位相における間接波信号の影響が、図20の場合と比べて大きくなっており、相関値Pb2の大きさは、相関値Pb1よりも大きくなっている。   As described above, since the propagation distance to the GPS receiver is increased due to the reflection of the GPS satellite signal to the building, the peak phase of the indirect wave signal is delayed from the peak phase of the direct wave signal. Furthermore, since ΔL2> ΔL1, the peak phase delay of the indirect wave signal in FIG. 22 is larger than the peak phase delay of the indirect wave signal in FIG. Therefore, in FIG. 22, the influence of the indirect wave signal in the phase separated from the punctual phase by M (= 1.4) chips is larger than that in FIG. 20, and the magnitude of the correlation value Pb2 is the correlation value. It is larger than Pb1.

Pb2>Pb1の関係が成立するため、式(2)のPL値の定義式より、PL2>PL1となる。従って、ΔL2>ΔL1であればPL2>PL1となり、直接波信号と間接波信号の伝搬距離差ΔLが大きいほど、PL値は大きくなる関係にある。すなわち、伝搬距離差ΔLとPL値との間には、正の相関があると言える。   Since the relationship of Pb2> Pb1 is established, PL2> PL1 is satisfied from the PL value definition equation of Equation (2). Therefore, if ΔL2> ΔL1, then PL2> PL1, and the PL value increases as the propagation distance difference ΔL between the direct wave signal and the indirect wave signal increases. That is, it can be said that there is a positive correlation between the propagation distance difference ΔL and the PL value.

また、PL値とコード位相誤差ERRとの間には次のような関係がある。図23は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させてシミュレーション実験を行った場合の、受信信号のPL値とコード位相誤差ERRとの関係を示す図である。図23では、横軸を共通の時間軸として、実線がPL値の時間変化を示し、破線がコード位相誤差ERRの時間変化を示している。   Further, there is the following relationship between the PL value and the code phase error ERR. FIG. 23 is a diagram illustrating a relationship between the PL value of the received signal and the code phase error ERR when the simulation experiment is performed by changing the influence of the multipath from the “none” state to the “present” state. . In FIG. 23, with the horizontal axis as a common time axis, the solid line indicates the time change of the PL value, and the broken line indicates the time change of the code phase error ERR.

この図を見ると、マルチパスの影響が“無し”の状態では、GPS受信機における受信信号は直接波信号のみでなる。この場合、コード位相誤差ERRはほぼゼロであり、PL値もほぼゼロである。これは、受信信号が直接波信号のみでなる場合は、図18に示すように、Punctual位相から1チップ以上離れた位相では相関値がほとんどゼロとなり、式(2)のPL値の定義式においてPb≒0となるためである。このマルチパスの影響が“無し”の状態、すなわち間接波信号が存在しない場合のPL値のことを、以下では「PLオフセット値」として説明する。   Referring to this figure, when the influence of multipath is “none”, the received signal at the GPS receiver is only a direct wave signal. In this case, the code phase error ERR is almost zero, and the PL value is also almost zero. This is because, when the received signal is only a direct wave signal, as shown in FIG. 18, the correlation value becomes almost zero at a phase separated by 1 chip or more from the punctual phase, and in the PL value definition equation of equation (2), This is because Pb≈0. Hereinafter, the PL value when the multipath effect is “none”, that is, when there is no indirect wave signal, will be described as “PL offset value”.

GPS衛星信号のPRNコードに応じて相関値の三角形の傾斜の程度が異なるため、PLオフセット値は、GPS衛星毎に異なる。また、GPS衛星信号の信号強度に応じて相関値の三角形の高さが異なるため、PLオフセット値は、GPS衛星信号の信号強度に応じても変化する。すなわち、PLオフセット値は、GPS衛星の番号、及び、GPS衛星信号の信号強度に依存する値である。   Since the degree of inclination of the triangle of the correlation value differs depending on the PRN code of the GPS satellite signal, the PL offset value differs for each GPS satellite. In addition, since the triangle height of the correlation value varies depending on the signal strength of the GPS satellite signal, the PL offset value also varies depending on the signal strength of the GPS satellite signal. That is, the PL offset value is a value that depends on the GPS satellite number and the signal strength of the GPS satellite signal.

一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号は、直接波信号に間接波信号が重畳されたマルチパス信号となる。この場合、コード位相誤差ERR及びPL値は、ともに時間経過に伴って変動する。PL値の変動はsin波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度や搬送距離の差によって決まる。   On the other hand, when the multipath influence is “present”, the received signal is a multipath signal in which an indirect wave signal is superimposed on a direct wave signal. In this case, both the code phase error ERR and the PL value vary with time. The fluctuation of the PL value can be approximated by a sine wave, and the amplitude is determined by the difference in signal strength and carrier distance between the direct wave signal and the indirect wave signal.

また、図23から、PL値とコード位相誤差ERRとは、ほぼ逆の時間変動をすることがわかる。つまり、コード位相誤差ERRが増加するとPL値は減少し、逆に、コード位相誤差ERRが減少するとPL値は増加する。前述したように、直接波信号と間接波信号とが強め合う場合は、コード位相誤差ERRが正の値となり、直接波信号と間接波信号とが弱め合う場合は、コード位相誤差ERRが負の値となる。従って、直接波信号と間接波信号とが強め合う場合は、PL値は減少する方向に変化し、直接波信号と間接波信号とが弱め合う場合は、PL値は増加する方向に変化すると言える。   Further, it can be seen from FIG. 23 that the PL value and the code phase error ERR fluctuate substantially in reverse time. That is, when the code phase error ERR increases, the PL value decreases. Conversely, when the code phase error ERR decreases, the PL value increases. As described above, when the direct wave signal and the indirect wave signal are strengthened, the code phase error ERR has a positive value. When the direct wave signal and the indirect wave signal are weakened, the code phase error ERR is negative. Value. Therefore, when the direct wave signal and the indirect wave signal strengthen each other, the PL value changes in a decreasing direction. When the direct wave signal and the indirect wave signal weaken each other, the PL value changes in an increasing direction. .

このように、PL値は、直接波信号と間接波信号の干渉の種類(強め合い/弱め合い)によって増減の方向が変化する。また、受信信号の信号強度は時々刻々と変化しており、PL値は、直接波信号と間接波信号の信号強度関係によっても増減の大きさが変化することになる。従って、PL値を観測したとしても、その変化が、直接波信号と間接波信号の干渉の違いに起因するものであるのか、信号強度の変化に起因するものであるのかを区別することができない。そこで、本願発明者は、PL値からPLオフセット値を減算した値を「ΔPL値」と定義し、ΔPL値の時間変化を調べる実験を行った。   As described above, the direction of increase / decrease of the PL value changes depending on the type of interference (strengthening / weakening) between the direct wave signal and the indirect wave signal. Further, the signal strength of the received signal changes from moment to moment, and the increase / decrease in the PL value also changes depending on the signal strength relationship between the direct wave signal and the indirect wave signal. Therefore, even if the PL value is observed, it cannot be distinguished whether the change is caused by a difference in interference between the direct wave signal and the indirect wave signal or a change in signal intensity. . Therefore, the inventor of the present application defined an “ΔPL value” as a value obtained by subtracting the PL offset value from the PL value, and conducted an experiment for examining the time change of the ΔPL value.

図24は、コード位相誤差ERRとΔPL値との関係を示す図である。時刻t1までは受信信号を直接波信号のみとし、時刻t1において、直接波信号に間接波信号を重畳した場合のシミュレーション実験の結果を示している。また、直接波信号と間接波信号との伝搬距離差ΔLを変えて、ΔPL値とコード位相誤差ERRとの関係を調べた。伝搬距離差ΔLが0.6チップ(=約180m)である場合のコード位相誤差ERR及びΔPL値を、それぞれダイヤ形及び四角形で、伝搬距離差ΔLが1.1チップ(=約330m)である場合のコード位相誤差ERR及びΔPL値を、それぞれ三角形及び×印で示している。   FIG. 24 is a diagram illustrating the relationship between the code phase error ERR and the ΔPL value. The result of the simulation experiment in the case where the reception signal is only the direct wave signal until time t1 and the indirect wave signal is superimposed on the direct wave signal at time t1 is shown. Further, the relationship between the ΔPL value and the code phase error ERR was examined by changing the propagation distance difference ΔL between the direct wave signal and the indirect wave signal. The code phase error ERR and ΔPL values when the propagation distance difference ΔL is 0.6 chips (= about 180 m) are diamond and square, respectively, and the propagation distance difference ΔL is 1.1 chips (= about 330 m). In this case, the code phase error ERR and the ΔPL value are indicated by a triangle and a cross, respectively.

図24を見ると、伝搬距離差ΔLが0.6チップと1.1チップの何れの場合も、コード位相誤差ERRの波形はゼロ近傍の値を中心として振動していることがわかる。また、コード位相誤差ERRの変化の幅(振幅)を比較すると、伝搬距離差ΔLが1.1チップである場合の方が小さくなっている。このことから、伝搬距離差ΔLが大きくなるにつれて、コード位相誤差ERRの振幅は小さくなる傾向がありそうである。実際に、本願発明者が詳細な実験を行った結果、特に伝搬距離差ΔL=0.6〜1.5チップの範囲では、伝搬距離差ΔLが大きくなるほど、コード位相誤差ERRの振幅が小さくなることを確認した。   Referring to FIG. 24, it can be seen that the waveform of the code phase error ERR oscillates around a value near zero when the propagation distance difference ΔL is 0.6 chip or 1.1 chip. Further, when comparing the change width (amplitude) of the code phase error ERR, the case where the propagation distance difference ΔL is 1.1 chips is smaller. From this, it is likely that the amplitude of the code phase error ERR tends to decrease as the propagation distance difference ΔL increases. Actually, as a result of detailed experiments performed by the present inventor, the amplitude of the code phase error ERR decreases as the propagation distance difference ΔL increases, particularly in the range of the propagation distance difference ΔL = 0.6 to 1.5 chips. It was confirmed.

このことから、伝搬距離差ΔLが大きいほど、コード位相誤差ERRの振幅が小さいため、コード位相誤差ERRを補正すれば、真のコード位相に近付けやすいことになる。真のコード位相に近づけることができれば、マルチパス信号であっても位置算出に使用することができる。本実施形態では、コード位相誤差ERRを補正することによって真のコード位相に近づく度合いが高いマルチパス信号を、信頼度が高いマルチパス信号と称する。よって、伝搬距離差ΔLが大きいほど、マルチパス信号の信頼度は高いと言える。   From this, the larger the propagation distance difference ΔL, the smaller the amplitude of the code phase error ERR. Therefore, if the code phase error ERR is corrected, the code phase error ERR can be easily approached. If it is possible to approximate the true code phase, even a multipath signal can be used for position calculation. In the present embodiment, a multipath signal having a high degree of approach to the true code phase by correcting the code phase error ERR is referred to as a highly reliable multipath signal. Therefore, it can be said that the greater the propagation distance difference ΔL, the higher the reliability of the multipath signal.

また、ΔPL値に着目すると、伝搬距離差ΔLが0.6チップと1.1チップの何れの場合も、ΔPL値の波形は上下に振動している。特徴的であるのは、ΔL=1.1チップの場合のΔPL値の分布がグラフの上部に集中し、バイアスがかかったかのような値になっていることである。すなわち、ΔPL値は、伝搬距離差ΔLが1.1チップの方が0.6チップの場合に比べて総体的に大きい。このことから、伝搬距離差ΔLが大きくなるにつれて、ΔPL値は総じて大きくなることがわかる。   Focusing on the ΔPL value, the waveform of the ΔPL value oscillates up and down regardless of whether the propagation distance difference ΔL is 0.6 chip or 1.1 chip. What is characteristic is that the distribution of the ΔPL value in the case of ΔL = 1.1 chip is concentrated at the top of the graph, and has a value as if biased. That is, the ΔPL value is generally larger when the propagation distance difference ΔL is 1.1 chips than when 0.6 chips. From this, it can be seen that the ΔPL value generally increases as the propagation distance difference ΔL increases.

尚、図24に示したΔPL値の増減変化と、図23に示したPL値の増減変化とが逆転する現象が発生しているが、これは、GPS受信機の受信回路に設けられたフィルタの特性に起因するものであり、この現象自体に大きな意味があるわけではない。GPS受信機では、受信回路内の前段部分において受信信号をローパスフィルタ等のフィルタに通過させ、高域の周波数の信号を減衰させる場合がある。この際、ローパスフィルタのカットオフ周波数が高く設定されていると、フィルタ通過後の受信信号に対して相関演算を行った際に、Punctual位相からMチップ遅れた位相において直接波信号の影響が大きく現れる場合がある。そして、この場合に算出されるPL値とPLオフセット値の大小関係から、ΔPL値の増減変化とPL値の増減変化とが逆転する場合があるのである。当然のことながら、フィルタ特性によっては、ΔPL値の増減変化とPL値の増減変化とが一致する場合もあるわけであるが、伝搬距離差ΔLが大きくなるにつれて、ΔPL値が総体的に大きくなることに変わりはない。   Note that there is a phenomenon in which the increase / decrease change in the ΔPL value shown in FIG. 24 and the increase / decrease change in the PL value shown in FIG. 23 are reversed. This is a filter provided in the receiving circuit of the GPS receiver. The phenomenon itself is not significant. In a GPS receiver, a received signal may be passed through a filter such as a low-pass filter in a preceding stage in the receiving circuit to attenuate a signal having a high frequency. At this time, if the cut-off frequency of the low-pass filter is set high, the influence of the direct wave signal is large in the phase delayed by M chips from the punctual phase when the correlation calculation is performed on the received signal after passing through the filter. May appear. Then, due to the magnitude relationship between the PL value and the PL offset value calculated in this case, the increase / decrease change in the ΔPL value and the increase / decrease change in the PL value may be reversed. Of course, depending on the filter characteristics, the increase / decrease change of the ΔPL value may coincide with the increase / decrease change of the PL value. However, as the propagation distance difference ΔL increases, the ΔPL value generally increases. That is no different.

この図24の実験結果に基づいて、マルチパス信号の信頼度を以下のように判定する。すなわち、図25に示すように、ΔPL値に対して閾値判定を行う。そして、ΔPL値が所定の閾値以上である場合は、伝搬距離差ΔLが大きく、コード位相誤差ERRは小さいと推定されることから、マルチパス信号の信頼度を「高」と判定する。これは、直接波信号に対する間接波信号の遅延距離が長いことに相当する。   Based on the experimental result of FIG. 24, the reliability of the multipath signal is determined as follows. That is, as shown in FIG. 25, threshold determination is performed on the ΔPL value. When the ΔPL value is equal to or greater than a predetermined threshold, the propagation distance difference ΔL is large and the code phase error ERR is estimated to be small. Therefore, the reliability of the multipath signal is determined to be “high”. This corresponds to a long delay distance of the indirect wave signal with respect to the direct wave signal.

一方、ΔPL値が閾値に満たない場合は、伝搬距離差ΔLが小さく、コード位相誤差ERRは大きいと推定されることから、マルチパス信号の信頼度を「低」と判定する。これは、直接波信号に対する間接波信号の遅延距離が短いことに相当する。   On the other hand, when the ΔPL value is less than the threshold value, it is estimated that the propagation distance difference ΔL is small and the code phase error ERR is large. Therefore, the reliability of the multipath signal is determined to be “low”. This corresponds to a short delay distance of the indirect wave signal with respect to the direct wave signal.

尚、ΔPL値の閾値は、シミュレーション実験等により、予め適切な値を選択・設定しておけばよい。例えば、図24のシミュレーション実験の結果では、ΔPL値の閾値を「10」として閾値判定を行えば、ΔL=0.6チップの場合のΔPL値の波形と、ΔL=1.1チップの場合のΔPL値の波形とを分離することができ、マルチパス信号の信頼度を判定できる。   The ΔPL value threshold value may be selected and set in advance by a simulation experiment or the like. For example, in the result of the simulation experiment of FIG. 24, if the threshold determination is performed with the threshold of the ΔPL value being “10”, the waveform of the ΔPL value in the case of ΔL = 0.6 chip and the case of ΔL = 1.1 chip The waveform of the ΔPL value can be separated, and the reliability of the multipath signal can be determined.

(C)コード位相の補正
次に、受信信号がマルチパス信号であると判定された場合にコード位相を補正する原理について説明する。直接波信号と間接波信号とが強め合う場合は、コード位相誤差ERRが正の値となり、直接波信号と間接波信号とが弱め合う場合は、コード位相誤差ERRが負となることを説明した。これは、直接波信号と間接波信号との干渉の種類に応じて、コード位相誤差ERRの符号が変化することを意味する。
(C) Correction of Code Phase Next, the principle of correcting the code phase when it is determined that the received signal is a multipath signal will be described. It has been explained that the code phase error ERR is a positive value when the direct wave signal and the indirect wave signal are intensified, and the code phase error ERR is negative when the direct wave signal and the indirect wave signal are weakened. . This means that the code of the code phase error ERR changes according to the type of interference between the direct wave signal and the indirect wave signal.

また、図24において、特に伝搬距離差ΔL=0.6〜1.5チップの範囲では、直接波信号と間接波信号の伝搬距離差ΔLが大きくなるにつれて、コード位相誤差ERRの振幅が小さくなる傾向があることを説明した。また、上述した範囲では、伝搬距離差ΔLが大きいほど、ΔPL値は大きくなる傾向がある。すなわち、伝搬距離差ΔLとΔPL値との間には正の相関がある。従って、ΔPL値が大きいほど、コード位相誤差ERRの振幅は小さくなる傾向がある。また、図25で説明したように、ΔPL値が大きいほど、マルチパス信号の信頼度は高くなるため、マルチパス信号の信頼度が高いほど、コード位相誤差ERRの振幅は小さくなる傾向がある。これは、マルチパス信号の信頼度に応じて、コード位相誤差ERRの振幅が変化することを意味する。別の言い方をすると、直接波信号に対する間接波信号の遅延距離の長短に応じて、コード位相誤差ERRの振幅が変化する。   In FIG. 24, particularly in the range of the propagation distance difference ΔL = 0.6 to 1.5 chips, the amplitude of the code phase error ERR decreases as the propagation distance difference ΔL between the direct wave signal and the indirect wave signal increases. I explained that there is a tendency. In the above-described range, the ΔPL value tends to increase as the propagation distance difference ΔL increases. That is, there is a positive correlation between the propagation distance difference ΔL and the ΔPL value. Therefore, the larger the ΔPL value, the smaller the amplitude of the code phase error ERR. As described with reference to FIG. 25, the greater the ΔPL value, the higher the reliability of the multipath signal. Therefore, the higher the reliability of the multipath signal, the smaller the amplitude of the code phase error ERR. This means that the amplitude of the code phase error ERR changes according to the reliability of the multipath signal. In other words, the amplitude of the code phase error ERR changes according to the length of the delay distance of the indirect wave signal relative to the direct wave signal.

本願発明者は、これらの知見に基づいて、(a)マルチパス信号の信頼度、(b)相関値の強め合い又は弱め合いの状態(直接波信号と間接波信号の干渉の種類)、の2つの要素に応じて、それぞれ算出方法を変えてコード位相誤差ERRの算出を行うことが妥当であると判断した。   Based on these findings, the inventor of the present application (a) reliability of the multipath signal, (b) a state of strengthening or weakening of the correlation value (a kind of interference between the direct wave signal and the indirect wave signal), It was determined that it is appropriate to calculate the code phase error ERR by changing the calculation method according to the two factors.

(a)マルチパス信号の信頼度は、前述したように、ΔPL値の大小に基づいて判定することができる。しかし、(b)相関値の強め合い又は弱め合いの状態(直接波信号と間接波信号の干渉の種類)をどのように判断するかが問題となる。すなわち、相関値が強め合う状態にあるのか、それとも、弱め合う状態にあるのかを判断するための指標値が必要となる。   (A) As described above, the reliability of the multipath signal can be determined based on the magnitude of the ΔPL value. However, (b) how to determine whether the correlation value is strengthened or weakened (the type of interference between the direct wave signal and the indirect wave signal) is a problem. That is, an index value is required to determine whether the correlation value is in a state of strengthening or a state of weakening.

そこで本願発明者が着目したのは、(A)マルチパス信号の検出の原理で定義したPE値である。PE値は、直接波信号と間接波信号の位相の違いに応じて増減変化するが、受信信号の信号強度に応じても増減変化する。従って、PE値のみを観測していても、その増減の変化が、直接波信号と間接波信号の干渉の違いに起因するものなのか、受信信号の信号強度の変化に起因するものなのかを区別することはできない。そこで、PE値からPEオフセット値を減算した値を「ΔPE値」と定義し、ΔPE値の時間変化を調べる実験を行った。   Accordingly, the inventors of the present application have focused on (A) the PE value defined by the principle of multipath signal detection. The PE value increases or decreases depending on the phase difference between the direct wave signal and the indirect wave signal, but also increases or decreases depending on the signal strength of the received signal. Therefore, even if only the PE value is observed, whether the change in increase / decrease is due to the difference in interference between the direct wave signal and the indirect wave signal or the change in the signal strength of the received signal. It cannot be distinguished. Therefore, an experiment was performed in which a value obtained by subtracting the PE offset value from the PE value is defined as “ΔPE value”, and the time change of the ΔPE value is examined.

図26は、コード位相誤差ERRとΔPE値との関係を示す図である。時刻t2までは受信信号を直接波信号のみとし、時刻t2において、直接波信号に間接波信号を重畳した場合のシミュレーション実験の結果を示している。また、直接波信号と間接波信号との伝搬距離差ΔLを変化させて、ΔPE値とコード位相誤差ERRとの関係を調べた。伝搬距離差ΔLが0.6チップ(=約180m)である場合のコード位相誤差ERR及びΔPE値を、それぞれダイヤ形及び四角形で、伝搬距離差ΔLが1.1チップ(=約330m)である場合のコード位相誤差ERR及びΔPE値を、それぞれ三角形及び×印で示している。   FIG. 26 is a diagram illustrating the relationship between the code phase error ERR and the ΔPE value. The result of the simulation experiment is shown in the case where the reception signal is only the direct wave signal until time t2, and the indirect wave signal is superimposed on the direct wave signal at time t2. Also, the relationship between the ΔPE value and the code phase error ERR was examined by changing the propagation distance difference ΔL between the direct wave signal and the indirect wave signal. When the propagation distance difference ΔL is 0.6 chips (= about 180 m), the code phase error ERR and ΔPE values are diamond and square, respectively, and the propagation distance difference ΔL is 1.1 chips (= about 330 m). In this case, the code phase error ERR and the ΔPE value are indicated by a triangle and a cross, respectively.

この図を見ると、伝搬距離差ΔLに依らず、ΔPE値とコード位相誤差ERRとは、ほぼ同様の時間変動をしていることがわかる。つまり、コード位相誤差ERRが増加するとΔPE値は増加し、逆に、コード位相誤差ERRが減少するとΔPE値も減少する。すなわち、直接波信号と間接波信号とが干渉により強め合う場合は、ΔPE値が増加する方向に変化し、直接波信号と間接波信号とが干渉により弱め合う場合は、ΔPE値が減少する方向に変化する。   From this figure, it can be seen that the ΔPE value and the code phase error ERR fluctuate in substantially the same manner regardless of the propagation distance difference ΔL. That is, when the code phase error ERR increases, the ΔPE value increases. Conversely, when the code phase error ERR decreases, the ΔPE value also decreases. That is, when the direct wave signal and the indirect wave signal are strengthened by interference, the ΔPE value changes in a direction to increase, and when the direct wave signal and the indirect wave signal are weakened by interference, the ΔPE value is decreased. To change.

また、ΔPE値の波形に着目すると、ΔPE値はゼロ近傍の値を中心として振動しており、伝搬距離差ΔLが0.6チップである場合と1.1チップである場合とで、波形はほぼ重なっていることがわかる。よって、伝搬距離差ΔLに依らずに、ΔPE値はほぼ同じ特性を示すと言える。   Focusing on the waveform of the ΔPE value, the ΔPE value oscillates around a value near zero, and the waveform is different depending on whether the propagation distance difference ΔL is 0.6 chip or 1.1 chip. It turns out that it has almost overlapped. Therefore, it can be said that the ΔPE value exhibits almost the same characteristics regardless of the propagation distance difference ΔL.

この実験結果によれば、直接波信号と間接波信号とが干渉により強め合う場合(増加的干渉の場合)は、ΔPE値は正の値となり、直接波信号と間接波信号とが干渉により弱め合う場合(減殺的干渉の場合)は、ΔPE値は負の値となる。従って、相関値の強め合い/弱め合いの状態(直接波信号と間接波信号の干渉の種類)は、ΔPE値の符号に基づいて判断することができる。   According to this experimental result, when the direct wave signal and the indirect wave signal are strengthened by interference (in the case of incremental interference), the ΔPE value becomes a positive value, and the direct wave signal and the indirect wave signal are weakened by the interference. If they match (in the case of destructive interference), the ΔPE value is negative. Therefore, the state of correlation value strengthening / weakening (the type of interference between the direct wave signal and the indirect wave signal) can be determined based on the sign of the ΔPE value.

以上の実験結果に基づいて、本実施形態では、ΔPE値の符号と、マルチパス信号の信頼度とに基づいて、コード位相誤差ERRを補正するための式(以下、「誤差モデル式」と称す。)を可変に選択してコード位相を補正する。これは、直接波信号と間接波信号との干渉の種類(=ΔPE値の符号の違い)と、直接波信号に対する間接波信号の遅延距離の長短(=マルチパス信号の信頼度の違い)とに応じて、誤差モデル式を可変にしてコード位相の補正を行うことに相当する。   Based on the above experimental results, in the present embodiment, an expression for correcting the code phase error ERR based on the sign of the ΔPE value and the reliability of the multipath signal (hereinafter referred to as “error model expression”). .) Is variably selected to correct the code phase. This is because the type of interference between the direct wave signal and the indirect wave signal (= difference in the sign of the ΔPE value), the length of the delay distance of the indirect wave signal relative to the direct wave signal (= difference in the reliability of the multipath signal), and Accordingly, this corresponds to correcting the code phase by making the error model equation variable.

具体的には、(1)ΔPE値の符号が「正」でマルチパス信号の信頼度が「高」、(2)ΔPE値の符号が「正」でマルチパス信号の信頼度が「低」、(3)ΔPE値の符号が「負」でマルチパス信号の信頼度が「高」、(4)ΔPE値の符号が「負」でマルチパス信号の信頼度が「低」、の4種類のパターンそれぞれに対応する誤差モデル式を予め定めておく。例えば、次式(3)〜(6)に示すような4種類の誤差モデル式を定める。   Specifically, (1) the sign of the ΔPE value is “positive” and the reliability of the multipath signal is “high”, and (2) the sign of the ΔPE value is “positive” and the reliability of the multipath signal is “low”. (3) The sign of the ΔPE value is “negative” and the multipath signal reliability is “high”, and (4) the sign of the ΔPE value is “negative” and the reliability of the multipath signal is “low”. An error model formula corresponding to each of the patterns is determined in advance. For example, four types of error model equations as shown in the following equations (3) to (6) are determined.

ERR=a1・ΔPE+b1(ΔPE≧0、且つ、ΔPL≧閾値) ・・(3)
ERR=a2・ΔPE+b2(ΔPE≧0、且つ、ΔPL<閾値) ・・(4)
ERR=a3・ΔPE+b3(ΔPE<0、且つ、ΔPL≧閾値) ・・(5)
ERR=a4・ΔPE+b4(ΔPE<0、且つ、ΔPL<閾値) ・・(6)
但し、「a1」〜「a4」、「b1」〜「b4」は、それぞれの誤差モデル式に応じた係数である。これらの誤差モデル式は、例えばΔPE値とERR値のサンプリングデータに対して最小二乗法を利用した関数のフィッティングを行うことで求めることができる。
ERR = a 1 · ΔPE + b 1 (ΔPE ≧ 0 and ΔPL ≧ threshold) (3)
ERR = a 2 · ΔPE + b 2 (ΔPE ≧ 0 and ΔPL <threshold) (4)
ERR = a 3 · ΔPE + b 3 (ΔPE <0 and ΔPL ≧ threshold) (5)
ERR = a 4 · ΔPE + b 4 (ΔPE <0 and ΔPL <threshold) (6)
However, “a 1 ” to “a 4 ” and “b 1 ” to “b 4 ” are coefficients corresponding to the respective error model expressions. These error model equations can be obtained, for example, by fitting a function using the least square method to the sampling data of the ΔPE value and the ERR value.

上述した誤差モデル式が定義されたら、ΔPE値及びΔPL値の大きさに基づいて、誤差モデル式を択一的に選択してコード位相誤差ERRを算出する。すなわち、選択した誤差モデル式にΔPE値を代入することで、コード位相誤差ERRを算出する。そして、算出したコード位相誤差ERRを、相関演算処理を行うことで取得したコード位相に加算することで、コード位相誤差ERRを補正する。   When the above error model expression is defined, the code phase error ERR is calculated by alternatively selecting the error model expression based on the magnitudes of the ΔPE value and the ΔPL value. That is, the code phase error ERR is calculated by substituting the ΔPE value into the selected error model equation. Then, the code phase error ERR is corrected by adding the calculated code phase error ERR to the code phase acquired by performing the correlation calculation process.

1.第1実施例
1−1.機能構成
図27は、携帯電話機1の内部構成を示すブロック図である。携帯電話機1は、GPSアンテナ10と、GPS受信部20と、ホストCPU(Central Processing Unit)51と、操作部52と、表示部53と、ROM(Read Only Memory)54と、RAM(Random Access Memory)55と、携帯電話用無線通信回路部60と、携帯電話用アンテナ70とを備えて構成される。
1. 1. First embodiment 1-1. Functional Configuration FIG. 27 is a block diagram showing an internal configuration of the mobile phone 1. The cellular phone 1 includes a GPS antenna 10, a GPS receiving unit 20, a host CPU (Central Processing Unit) 51, an operation unit 52, a display unit 53, a ROM (Read Only Memory) 54, and a RAM (Random Access Memory). ) 55, a mobile phone radio communication circuit unit 60, and a mobile phone antenna 70.

GPSアンテナ10は、GPS衛星から送信されているGPS衛星信号を含むRF(Radio Frequency)信号を受信するアンテナである。尚、GPS衛星信号は、PRNコードであるC/Aコードによってスペクトラム変調された信号であり、1.57542[GHz]を搬送波周波数とするL1帯の搬送波に重畳されている。   The GPS antenna 10 is an antenna that receives an RF (Radio Frequency) signal including a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite. The GPS satellite signal is a signal that is spectrum-modulated by a C / A code that is a PRN code, and is superimposed on an L1 band carrier wave having a carrier frequency of 1.57542 [GHz].

GPS受信部20は、GPSアンテナ10で受信されたRF信号からGPS衛星信号を捕捉・抽出し、GPS衛星信号から取り出した航法メッセージ等に基づく測位演算を行って現在位置を算出する。このGPS受信部20は、RF受信回路部30と、ベースバンド処理回路部40とを有する。本実施形態において、GPS受信部20は、マルチパス信号検出装置及びマルチパス信号信頼度判定装置に相当する機能ブロックである。   The GPS receiving unit 20 captures and extracts a GPS satellite signal from the RF signal received by the GPS antenna 10, and performs a positioning calculation based on a navigation message or the like extracted from the GPS satellite signal to calculate a current position. The GPS receiving unit 20 includes an RF receiving circuit unit 30 and a baseband processing circuit unit 40. In the present embodiment, the GPS receiver 20 is a functional block corresponding to a multipath signal detection device and a multipath signal reliability determination device.

RF受信回路部30は、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ31と、LNA(Low Noise Amplifier)32と、局部発振信号生成部33と、乗算部34と、増幅部35と、A/D変換部36とを有し、いわゆるスーパーヘテロダイン方式によって信号受信を行う。   The RF receiving circuit unit 30 includes a SAW (Surface Acoustic Wave) filter 31, an LNA (Low Noise Amplifier) 32, a local oscillation signal generation unit 33, a multiplication unit 34, an amplification unit 35, and an A / D conversion unit 36. And performs signal reception by a so-called superheterodyne method.

SAWフィルタ31は、バンドパスフィルタであり、GPSアンテナ10から入力されるRF信号に対して所定帯域の信号を通過させ、帯域外の周波数成分を遮断して出力する。   The SAW filter 31 is a band-pass filter, passes a signal in a predetermined band with respect to the RF signal input from the GPS antenna 10, and blocks and outputs a frequency component outside the band.

LNA32は、低雑音アンプであり、SAWフィルタ31から入力される信号を増幅して出力する。   The LNA 32 is a low noise amplifier, and amplifies the signal input from the SAW filter 31 and outputs the amplified signal.

局部発振信号生成部33は、LO(Local Oscillator)等の発振器で構成され、局部発振信号を生成する。   The local oscillation signal generation unit 33 is configured by an oscillator such as an LO (Local Oscillator) and generates a local oscillation signal.

乗算部34は、複数の信号を合成する乗算器を有して構成され、LNA32から入力されるRF信号に局部発振信号生成部33で生成された局部発振信号を乗算(合成)して中間周波数の信号(IF信号)にダウンコンバージョンする。尚、図示されていないが、乗算部34では、位相を互いに90度ずらした局部発振信号それぞれをRF信号と乗算することによって、受信信号をIF信号にダウンコンバージョンするとともに、同相成分(I信号)と直交成分(Q信号)とに分離する。   The multiplication unit 34 is configured to include a multiplier that synthesizes a plurality of signals, and multiplies (synthesizes) the RF signal input from the LNA 32 by the local oscillation signal generated by the local oscillation signal generation unit 33 to generate an intermediate frequency. Down-converted to a signal (IF signal). Although not shown, the multiplication unit 34 multiplies the local oscillation signals whose phases are shifted from each other by 90 degrees with the RF signal, thereby down-converting the received signal into an IF signal, and in-phase component (I signal). And quadrature component (Q signal).

増幅部35は、乗算部34から入力されたIF信号(I信号及びQ信号)を所定の増幅率で増幅する。A/D変換部36は、増幅部35から入力された信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換する。従って、RF受信回路部30からは、IF信号のI信号とQ信号とが出力される。   The amplification unit 35 amplifies the IF signal (I signal and Q signal) input from the multiplication unit 34 with a predetermined amplification factor. The A / D converter 36 converts the signal (analog signal) input from the amplifier 35 into a digital signal. Therefore, the RF receiving circuit unit 30 outputs the I signal and Q signal of the IF signal.

ベースバンド処理回路部40は、RF受信回路部30から入力されるIF信号からGPS衛星信号を捕捉・追尾し、データを復号して取り出した航法メッセージや時刻情報等に基づいて擬似距離の算出演算や測位演算等を行う。   The baseband processing circuit section 40 captures and tracks a GPS satellite signal from the IF signal input from the RF receiving circuit section 30, and calculates a pseudo distance based on a navigation message, time information, and the like obtained by decoding the data. And positioning calculation.

図28は、ベースバンド処理回路部40の回路構成の一例を示す図である。ベースバンド処理回路部40は、メモリ41と、レプリカコード生成部42と、相関演算部43と、CPU44と、ROM45と、RAM46とを備えて構成される。   FIG. 28 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the baseband processing circuit unit 40. The baseband processing circuit unit 40 includes a memory 41, a replica code generation unit 42, a correlation calculation unit 43, a CPU 44, a ROM 45, and a RAM 46.

メモリ41は、RF受信回路部30から入力されたIF信号のI信号及びQ信号それぞれを、所定時間間隔でサンプリングして格納する。   The memory 41 samples and stores the I signal and Q signal of the IF signal input from the RF receiving circuit unit 30 at predetermined time intervals.

レプリカコード生成部42は、CPU44からの制御信号に従って、捕捉対象のGPS衛星のGPS衛星信号のPRNコードを模擬したレプリカコード(レプリカ信号)を生成・出力する。   The replica code generation unit 42 generates and outputs a replica code (replica signal) simulating the PRN code of the GPS satellite signal of the GPS satellite to be captured in accordance with the control signal from the CPU 44.

相関演算部43は、メモリ41に格納されているIF信号のI信号及びQ信号それぞれのサンプリングデータと、レプリカコード生成部42から入力されたレプリカコードとの相関演算を、レプリカコードの位相をずらしながら行う。   The correlation calculation unit 43 shifts the phase of the replica code to perform the correlation calculation between the sampling data of each of the I signal and Q signal of the IF signal stored in the memory 41 and the replica code input from the replica code generation unit 42. While doing.

CPU44は、ベースバンド処理回路部40の各部を統括的に制御するとともに、位置算出処理を含む各種演算処理を行うプロセッサーである。CPU44は、レプリカコード生成部42に、捕捉対象衛星のC/Aコードのレプリカコードを生成させる。そして、相関演算部43による相関演算結果(相関値)をもとに、GPS衛星信号に含まれるC/Aコード及びコード位相を検出してGPS衛星信号を捕捉・追跡する。GPS衛星信号の追跡は、先に説明したLate相関値及びEarly相関値とが一致するように、現在追跡している位相(Punctual位相)を可変制御することによって行う。   The CPU 44 is a processor that comprehensively controls each unit of the baseband processing circuit unit 40 and performs various arithmetic processes including a position calculation process. The CPU 44 causes the replica code generation unit 42 to generate a C / A code replica code of the capture target satellite. Based on the correlation calculation result (correlation value) by the correlation calculation unit 43, the C / A code and code phase included in the GPS satellite signal are detected, and the GPS satellite signal is captured and tracked. The tracking of the GPS satellite signal is performed by variably controlling the currently tracked phase (Puncture phase) so that the Late correlation value and the Early correlation value described above coincide with each other.

ROM45は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、CPU44がベースバンド処理回路部40及びRF受信回路部30の各部を制御するためのシステムプログラムや、位置算出処理を含む各種処理を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。   The ROM 45 is a read-only non-volatile storage device for realizing various processes including a system program for the CPU 44 to control each part of the baseband processing circuit unit 40 and the RF receiving circuit unit 30 and a position calculation process. Various programs and data are stored.

RAM46は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、CPU44の作業領域として用いられ、ROM45から読み出されたプログラムやデータ、CPU44が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。   The RAM 46 is a readable / writable volatile storage device, used as a work area for the CPU 44, and temporarily stores programs and data read from the ROM 45, calculation results executed by the CPU 44 according to various programs, and the like.

ホストCPU51は、ROM54に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯電話機1の各部を統括的に制御するプロセッサーである。具体的には、主に、電話機としての通話機能を実現するとともに、ベースバンド処理回路部40から入力された携帯電話機1の現在位置を地図上にプロットした位置表示画面を表示部53に表示させるといった位置表示機能を含む各種機能を実現するための処理を行う。   The host CPU 51 is a processor that comprehensively controls each unit of the mobile phone 1 according to various programs such as a system program stored in the ROM 54. Specifically, mainly the telephone function as a telephone is realized, and a position display screen in which the current position of the mobile phone 1 input from the baseband processing circuit unit 40 is plotted on a map is displayed on the display unit 53. The processing for realizing various functions including the position display function is performed.

操作部52は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、利用者による操作に応じた操作信号をホストCPU51に出力する。この操作部52の操作により、位置算出の開始/終了指示等の各種指示が入力される。   The operation unit 52 is an input device including operation keys, button switches, and the like, and outputs an operation signal corresponding to an operation by a user to the host CPU 51. By operating the operation unit 52, various instructions such as a position calculation start / end instruction are input.

表示部53は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成される表示装置であり、ホストCPU51から入力される表示信号に基づく表示画面(例えば、位置表示画面や時刻情報等)を表示する。   The display unit 53 is a display device configured by an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and displays a display screen (for example, a position display screen or time information) based on a display signal input from the host CPU 51.

ROM54は、ホストCPU51が携帯電話機1を制御するためのシステムプログラムや、位置表示機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。   The ROM 54 stores a system program for the host CPU 51 to control the mobile phone 1 and various programs and data for realizing the position display function.

RAM55は、ホストCPU51の作業領域として用いられ、ROM54から読み出されたプログラムやデータ、操作部52から入力されたデータ、ホストCPU51が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。   The RAM 55 is used as a work area of the host CPU 51, and temporarily stores programs and data read from the ROM 54, data input from the operation unit 52, calculation results executed by the host CPU 51 according to various programs, and the like.

携帯電話用無線通信回路部60は、RF変換回路やベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話用の通信回路部であり、ホストCPU51の制御に従って無線信号の送受信を行う。   The mobile phone radio communication circuit unit 60 is a mobile phone communication circuit unit configured by an RF conversion circuit, a baseband processing circuit, and the like, and transmits and receives radio signals under the control of the host CPU 51.

携帯電話用アンテナ70は、携帯電話機1の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。   The cellular phone antenna 70 is an antenna that transmits and receives cellular phone radio signals to and from a radio base station installed by a communication service provider of the cellular phone 1.

1−2.データ構成
図29は、ベースバンド処理回路部40のROM45に格納されたデータの一例を示す図である。ROM45には、CPU44により読み出され、位置算出処理(図35参照)として実行される位置算出プログラム451と、フラグ判定範囲テーブル453と、オフセットテーブル455と、誤差モデル式テーブル457とが記憶されている。
1-2. Data Configuration FIG. 29 is a diagram illustrating an example of data stored in the ROM 45 of the baseband processing circuit unit 40. The ROM 45 stores a position calculation program 451, a flag determination range table 453, an offset table 455, and an error model formula table 457 that are read by the CPU 44 and executed as position calculation processing (see FIG. 35). Yes.

位置算出処理では、CPU44は、各捕捉対象衛星について、受信信号に対する相関結果にもとづいて、位置算出用のメジャメントを取得・演算する。メジャメントとは、CPU44が位置算出計算において使用する受信信号に関する情報であり、受信信号の受信周波数やコード位相の情報が含まれる。   In the position calculation process, the CPU 44 acquires and calculates a measurement for position calculation for each capture target satellite based on the correlation result with respect to the received signal. The measurement is information related to the received signal used by the CPU 44 in the position calculation calculation, and includes information on the received frequency and code phase of the received signal.

そして、CPU44は、捕捉に成功した各GPS衛星信号について、当該GPS衛星信号がマルチパス信号であるか否かを判定し、マルチパス信号であると判定した場合は、当該マルチパス信号の信頼度を判定する。そして、信頼度の判定結果に基づいて、メジャメントに含まれるコード位相を補正する処理を行い、補正されたコード位相(以下、「補正コード位相」と称す。)を用いて所定の位置算出計算を行うことで、携帯電話機1の位置を算出する。この位置算出処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。   Then, for each GPS satellite signal that has been successfully captured, the CPU 44 determines whether or not the GPS satellite signal is a multipath signal. If the CPU 44 determines that the GPS path is a multipath signal, the reliability of the multipath signal is determined. Determine. Then, based on the reliability determination result, a process of correcting the code phase included in the measurement is performed, and a predetermined position calculation calculation is performed using the corrected code phase (hereinafter referred to as “corrected code phase”). By doing so, the position of the mobile phone 1 is calculated. This position calculation process will be described later in detail using a flowchart.

図31は、フラグ判定範囲テーブル453のデータ構成の一例を示す図である。フラグ判定範囲テーブル453には、各GPS衛星と対応付けて、判定範囲A〜Cそれぞれの中心値と、この中心値を基準とした正方向及び負方向それぞれへの幅とが対応付けて記憶されている。このフラグ判定範囲テーブル453は、マルチパス検出処理において、判定対象とするGPS衛星信号がマルチパス信号であるか否かを判定するために使用される。   FIG. 31 is a diagram illustrating an example of a data configuration of the flag determination range table 453. In the flag determination range table 453, the central value of each of the determination ranges A to C and the width in the positive direction and the negative direction based on the central value are stored in association with each GPS satellite. ing. This flag determination range table 453 is used in the multipath detection process to determine whether or not the GPS satellite signal to be determined is a multipath signal.

図32は、オフセットテーブル455のデータ構成の一例を示す図である。オフセットテーブル455には、各GPS衛星4551と対応付けて、受信信号の信号強度4553別に、PEオフセット値4555及びPLオフセット値4557が記憶されている。このオフセットテーブル455は、ΔPE値及びΔPL値を算出するために使用される。   FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a data configuration of the offset table 455. In the offset table 455, a PE offset value 4555 and a PL offset value 4557 are stored for each signal intensity 4553 of the received signal in association with each GPS satellite 4551. This offset table 455 is used to calculate the ΔPE value and the ΔPL value.

図33は、誤差モデル式テーブル457のデータ構成の一例を示す図である。誤差モデル式テーブル457は、コード位相の補正に使用するための誤差モデル式が定められたテーブルであり、ΔPE値の正負及びマルチパス信号の信頼度に応じて、4種類の誤差モデル式が定められている。   FIG. 33 is a diagram showing an example of the data configuration of the error model formula table 457. As shown in FIG. The error model formula table 457 is a table in which error model formulas for use in correcting the code phase are defined. Four types of error model formulas are defined according to the positive / negative of the ΔPE value and the reliability of the multipath signal. It has been.

図30は、ベースバンド処理回路部40のRAM46に格納されるデータの一例を示す図である。RAM46には、捕捉対象衛星データベース461と、出力位置463とが記憶される。   FIG. 30 is a diagram illustrating an example of data stored in the RAM 46 of the baseband processing circuit unit 40. The RAM 46 stores a capture target satellite database 461 and an output position 463.

図34は、捕捉対象衛星データベース461のデータ構成の一例を示す図である。捕捉対象衛星データベース461は、各捕捉対象衛星についてのデータである捕捉対象衛星データ462(462−1,462−2,462−3,・・・)が蓄積記憶されたデータベースである。   FIG. 34 is a diagram showing an example of the data configuration of the capture target satellite database 461. As shown in FIG. The acquisition target satellite database 461 is a database in which acquisition target satellite data 462 (462-1, 462-2, 462-3,...) That is data about each acquisition target satellite is accumulated and stored.

各捕捉対象衛星データ462には、衛星番号4621と、当該捕捉対象衛星についての相関演算の結果であるIQ相関値データ4622と、当該捕捉対象衛星について取得・演算された受信周波数及びコード位相を含むメジャメント4623と、当該捕捉対象衛星について算出されたベクトル角4624、PE値4625、ΔPE値4626、PL値4627及びΔPL値4628と、F1〜F3のフラグ4629とが記憶される。   Each capture target satellite data 462 includes a satellite number 4621, IQ correlation value data 4622 as a result of correlation calculation for the capture target satellite, and a reception frequency and code phase acquired and calculated for the capture target satellite. A measurement 4623, a vector angle 4624, a PE value 4625, a ΔPE value 4626, a PL value 4627 and a ΔPL value 4628 calculated for the acquisition target satellite, and a flag 4629 of F1 to F3 are stored.

出力位置463は、位置算出計算を行うことで最終的に出力する位置として決定された位置のデータである。   The output position 463 is position data determined as a position to be finally output by performing position calculation calculation.

1−3.処理の流れ
図35は、ROM45に記憶されている位置算出プログラム451がCPU44により読み出されることで実行される位置算出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、CPU44は、アルマナックやエフェメリス等の衛星軌道情報に基づいて捕捉対象衛星を判定する(ステップA1)。そして、判定した各捕捉対象衛星を対象としてループAの処理を実行する(ステップA3〜A19)。
1-3. Process Flow FIG. 35 is a flowchart showing a position calculation process executed when the position calculation program 451 stored in the ROM 45 is read by the CPU 44.
First, the CPU 44 determines a capture target satellite based on satellite orbit information such as almanac and ephemeris (step A1). Then, the process of loop A is executed for each determined satellite to be captured (steps A3 to A19).

ループAの処理では、CPU44は、レプリカコード生成部42に対して、当該捕捉対象衛星のC/Aコードのレプリカコードを生成させ、相関演算部43から入力される捕捉対象衛星からの受信信号に対する相関演算結果をもとにメジャメントを算出し、当該捕捉対象衛星の捕捉対象衛星データ462に記憶させる(ステップA5)。すなわち、相関値がピーク相関値をとる受信周波数及び位相を特定して、当該捕捉対象衛星のメジャメントとする。この場合にメジャメントとして求められる位相は、先に述べたピーク相関値に一致しているとみなしたPunctual位相であり、コード位相誤差ERRを含み得る位相である。   In the process of loop A, the CPU 44 causes the replica code generation unit 42 to generate a C / A code replica code of the capture target satellite, and the received signal from the capture target satellite input from the correlation calculation unit 43. A measurement is calculated based on the correlation calculation result and stored in the capture target satellite data 462 of the capture target satellite (step A5). That is, the reception frequency and phase at which the correlation value takes the peak correlation value are identified and used as the measurement of the capture target satellite. In this case, the phase obtained as a measurement is a punctual phase that is regarded as being coincident with the above-described peak correlation value, and may include a code phase error ERR.

次いで、CPU44は、当該捕捉対象衛星からの受信信号の信号強度を計測する(ステップA7)。そして、CPU44は、当該捕捉対象衛星の捕捉に成功したか否かを判定し(ステップA9)、捕捉に成功したと判定した場合は(ステップA9;Yes)、マルチパス検出処理を行う(ステップA11)。   Next, the CPU 44 measures the signal intensity of the received signal from the capture target satellite (step A7). Then, the CPU 44 determines whether or not the acquisition target satellite has been successfully acquired (step A9). If it is determined that acquisition has been successful (step A9; Yes), a multipath detection process is performed (step A11). ).

図36は、マルチパス検出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、CPU44は、フラグF1〜F3の全てを「0」に初期設定する(ステップB1)。続いて、相関演算部43から出力される当該捕捉対象衛星からの受信信号に対する相関結果をもとに、PE値を算出する(ステップB3)。また、相関演算部43から入力される、Early相関値及びLate相関値をもとに、ベクトル角θを算出する(ステップB5)。
FIG. 36 is a flowchart showing the flow of multipath detection processing.
First, the CPU 44 initializes all the flags F1 to F3 to “0” (step B1). Subsequently, the PE value is calculated based on the correlation result for the received signal from the capture target satellite output from the correlation calculation unit 43 (step B3). Further, the vector angle θ is calculated based on the Early correlation value and the Late correlation value input from the correlation calculation unit 43 (step B5).

次いで、CPU44は、ROM45のフラグ判定範囲テーブル453を参照して、算出したPE値を所定の判定範囲B,Cそれぞれと比較し、PE値が判定範囲B外ならば(ステップB7:Yes)、フラグF2を「1」に設定するとともに(ステップB9)、判定範囲C外ならば(ステップB11:Yes)、フラグF3を「1」に設定する(ステップB13)。また、算出したベクトル角θを所定の判定範囲Aと比較し、判定範囲A外ならば(ステップB15:YES)、フラグF1を「1」に設定する(ステップB17)。   Next, the CPU 44 refers to the flag determination range table 453 of the ROM 45, compares the calculated PE value with each of the predetermined determination ranges B and C, and if the PE value is outside the determination range B (step B7: Yes). The flag F2 is set to “1” (step B9), and if it is outside the determination range C (step B11: Yes), the flag F3 is set to “1” (step B13). Further, the calculated vector angle θ is compared with a predetermined determination range A, and if it is outside the determination range A (step B15: YES), the flag F1 is set to “1” (step B17).

そして、フラグF1〜F3の設定値をもとに、対象の捕捉衛星からの受信信号がマルチパス信号であるか否かを判断する。すなわち、「条件A:フラグF1,F2がともに「1」である」或いは「条件B:フラグF3が「1」である」の少なくとも一方を満たすならば(ステップB19:Yes)、受信信号はマルチパス信号であると判断し(ステップB21)、ともに満たさないならば(ステップB19:No)、マルチパス信号でないと判断する(ステップB23)。以上の処理を行うと、マルチパス検出処理を終了する。   Then, based on the set values of the flags F1 to F3, it is determined whether or not the received signal from the target captured satellite is a multipath signal. That is, if at least one of “condition A: flags F1 and F2 are both“ 1 ”or“ condition B: flag F3 is “1” ”(step B19: Yes), the received signal is multi If it is determined that the signal is a path signal (step B21) and both are not satisfied (step B19: No), it is determined that the signal is not a multipath signal (step B23). When the above processing is performed, the multipath detection processing is terminated.

図35の位置算出処理に戻って、マルチパス検出処理を行った後、当該捕捉対象衛星からの受信信号がマルチパス信号であると判定したならば(ステップA9:Yes)、CPU44は、マルチパス信号信頼度判定処理を行う(ステップA15)。   Returning to the position calculation process of FIG. 35, after performing the multipath detection process, if it is determined that the received signal from the capture target satellite is a multipath signal (step A9: Yes), the CPU 44 A signal reliability determination process is performed (step A15).

図37は、マルチパス信号信頼度判定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、CPU44は、相関演算部43から出力される当該捕捉対象衛星からの受信信号に対する相関結果をもとに、PL値を算出する(ステップC1)。そして、ROM45のオフセットテーブル455を参照し、当該捕捉対象衛星の衛星番号及びステップA7で計測した当該捕捉対象衛星からの受信信号の信号強度に対応するPLオフセット値を読み出す(ステップC3)。
FIG. 37 is a flowchart showing a flow of multipath signal reliability determination processing.
First, the CPU 44 calculates a PL value based on the correlation result for the received signal from the capture target satellite output from the correlation calculation unit 43 (step C1). Then, referring to the offset table 455 of the ROM 45, the PL offset value corresponding to the satellite number of the capture target satellite and the signal intensity of the received signal from the capture target satellite measured in step A7 is read (step C3).

次いで、CPU44は、ステップC1で算出したPL値から、ステップC3で読み出したPLオフセット値を減算することで、ΔPL値を算出する(ステップC5)。そして、CPU44は、ΔPL値に対して閾値判定を行って、マルチパス信号の信頼度を判定する(ステップC7)。具体的には、ΔPL値≧閾値である場合には信頼度「高」、ΔPL値<閾値である場合には信頼度「低」と判定する。そして、CPU44は、マルチパス信号信頼度判定処理を終了する。   Next, the CPU 44 calculates a ΔPL value by subtracting the PL offset value read in step C3 from the PL value calculated in step C1 (step C5). Then, the CPU 44 performs threshold determination for the ΔPL value, and determines the reliability of the multipath signal (step C7). Specifically, when ΔPL value ≧ threshold, the reliability is determined as “high”, and when ΔPL value <threshold, the reliability is determined as “low”. Then, the CPU 44 ends the multipath signal reliability determination process.

図35の位置算出処理に戻って、マルチパス信号信頼度判定処理を行った後、CPU44は、コード位相補正処理を行う(ステップA17)。   Returning to the position calculation process of FIG. 35, after performing the multipath signal reliability determination process, the CPU 44 performs a code phase correction process (step A17).

図38は、コード位相補正処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、CPU44は、ROM45のオフセットテーブル455を参照し、当該捕捉対象衛星の衛星番号及び信号強度に対応するPEオフセット値を読み出す(ステップD1)。そして、CPU44は、マルチパス検出処理のステップB3で算出したPE値から、ステップD1で読み出したPEオフセット値を減算することで、ΔPE値を算出する(ステップD3)。
FIG. 38 is a flowchart showing the flow of the code phase correction process.
First, the CPU 44 reads the PE offset value corresponding to the satellite number and signal strength of the capture target satellite with reference to the offset table 455 of the ROM 45 (step D1). Then, the CPU 44 calculates a ΔPE value by subtracting the PE offset value read in step D1 from the PE value calculated in step B3 of the multipath detection process (step D3).

その後、CPU44は、ROM45の誤差モデル式テーブル457を参照し、ステップD3で算出したΔPE値と、マルチパス信号信頼度判定処理のステップC7で判定したマルチパス信号の信頼度とに基づいて、誤差モデル式を1つ選択する(ステップD5)。   Thereafter, the CPU 44 refers to the error model equation table 457 of the ROM 45, and determines the error based on the ΔPE value calculated in step D3 and the reliability of the multipath signal determined in step C7 of the multipath signal reliability determination process. One model formula is selected (step D5).

次いで、CPU44は、選択した誤差モデル式にΔPE値を代入することで、コード位相誤差ERRを算出する(ステップD7)。そして、CPU44は、ステップA5で算出したメジャメントに含まれるコード位相に、ステップD7で算出したコード位相誤差ERRを加算することでコード位相を補正して、補正コード位相を算出する(ステップD9)。そして、CPU44は、コード位相補正処理を終了する。   Next, the CPU 44 calculates the code phase error ERR by substituting the ΔPE value into the selected error model equation (step D7). Then, the CPU 44 corrects the code phase by adding the code phase error ERR calculated in step D7 to the code phase included in the measurement calculated in step A5, thereby calculating a corrected code phase (step D9). Then, the CPU 44 ends the code phase correction process.

図35の位置算出処理に戻って、コード位相補正処理を行った後、CPU44は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。そして、全ての捕捉対象衛星についてループAの処理を終了すると(ステップA19)、CPU44は、各捕捉衛星のメジャメントを用いて携帯電話機1の位置を算出する位置算出計算を実行する(ステップA21)。特に、補正コード位相を用いて擬似距離を算出して、位置算出計算に利用する。   Returning to the position calculation process of FIG. 35, after performing the code phase correction process, the CPU 44 shifts the process to the next acquisition target satellite. Then, when the processing of the loop A is completed for all acquisition target satellites (step A19), the CPU 44 executes position calculation calculation for calculating the position of the mobile phone 1 using the measurement of each acquisition satellite (step A21). In particular, the pseudo distance is calculated using the correction code phase and used for the position calculation calculation.

そして、CPU44は、算出した位置を出力位置463としてRAM46に記憶させ、ホストCPU51に出力する(ステップA23)。その後、CPU44は、位置算出を終了するか否かを判断し(ステップA25)、終了しないならば(ステップA25:No)、ステップA1に戻る。また、位置算出を終了するならば(ステップA25:Yes)、位置算出処理を終了する。   The CPU 44 stores the calculated position in the RAM 46 as the output position 463, and outputs it to the host CPU 51 (step A23). Thereafter, the CPU 44 determines whether or not to end the position calculation (step A25). If not (step A25: No), the CPU 44 returns to step A1. If the position calculation is to be ended (step A25: Yes), the position calculation process is ended.

1−4.作用効果
携帯電話機1において、相関演算部43は、GPS衛星から発信されたGPS衛星信号を受信した受信信号と、レプリカコード生成部42により生成されたレプリカコードとを乗算する相関演算処理を行って相関値を算出する。CPU44は、相関演算処理により求められたピーク相関値と、当該ピーク相関値を示したピーク位相からM(1≦M<2)チップ遅れた位相の相関値とを用いてPL値を算出し、算出したPL値に基づいて、受信信号がマルチパス信号である場合の当該マルチパス信号の信頼度を判定する。
1-4. In the cellular phone 1, the correlation calculation unit 43 performs a correlation calculation process of multiplying the reception signal received from the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite by the replica code generated by the replica code generation unit 42. A correlation value is calculated. The CPU 44 calculates the PL value using the peak correlation value obtained by the correlation calculation process and the correlation value of the phase delayed by M (1 ≦ M <2) chips from the peak phase indicating the peak correlation value, Based on the calculated PL value, the reliability of the multipath signal when the received signal is a multipath signal is determined.

より具体的には、CPU44は、受信したGPS衛星信号の信号強度を計測する。そして、各GPS衛星それぞれについて信号強度別に定められたPLオフセット値の中から、当該GPS衛星信号を発信したGPS衛星及び計測した信号強度に対応するPLオフセット値を読み出す。そして、PL値からPLオフセット値を減算することでΔPL値を算出し、ΔPL値に対する閾値判定を行って、マルチパス信号の信頼度を判定する。   More specifically, the CPU 44 measures the signal strength of the received GPS satellite signal. Then, a GPS satellite that has transmitted the GPS satellite signal and a PL offset value corresponding to the measured signal strength are read out from the PL offset values determined for each GPS satellite. Then, the ΔPL value is calculated by subtracting the PL offset value from the PL value, and the threshold value determination for the ΔPL value is performed to determine the reliability of the multipath signal.

マルチパス信号は、GPS衛星から送信されるGPS衛星信号である直接波信号に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳した信号である。間接波信号は、GPS衛星からGPS受信機までの伝播距離が直接波信号に比べて長いため、直接波信号に対して遅れた信号となる。そのため、受信信号がマルチパス信号である場合は、ピーク位相から遅れた位相、より具体的には、ピーク位相から1チップ以上2チップ未満遅れた位相において間接波信号の影響が大きく現れ、当該位相において相関値の絶対値が大きくなることが実験により明らかとなった。従って、ピーク相関値と、ピーク位相から1チップ以上2チップ未満遅れた位相の相関値とを用いて算出されるPL値を観察することで、間接波信号が直接波信号に与える影響の度合いを把握することができ、マルチパス信号の良し悪しを判定することができる。   A multipath signal is a direct wave signal that is a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite, an indirect wave such as a reflected wave reflected by a building or the ground, a transmitted wave that has passed through an obstacle, or a diffracted wave that has been diffracted by an obstacle. The signal is a superimposed signal. The indirect wave signal is a signal delayed from the direct wave signal because the propagation distance from the GPS satellite to the GPS receiver is longer than the direct wave signal. Therefore, when the received signal is a multipath signal, the influence of the indirect wave signal appears greatly in the phase delayed from the peak phase, more specifically, in the phase delayed by 1 chip or more and less than 2 chips from the peak phase. The experiment revealed that the absolute value of the correlation value increased. Therefore, by observing the PL value calculated using the peak correlation value and the correlation value of the phase delayed by 1 chip or more and less than 2 chips from the peak phase, the degree of influence of the indirect wave signal on the direct wave signal can be determined. And can determine whether the multipath signal is good or bad.

2.第2実施例
第2実施例は、携帯電話機1が、マルチパス信号の信頼度を用いて、位置算出に使用する衛星信号(以下、「位置算出使用衛星信号」と称す。)を選択し、選択した位置算出使用衛星信号を利用して位置算出を行う実施例である。
2. Second Embodiment In the second embodiment, the mobile phone 1 selects a satellite signal used for position calculation (hereinafter referred to as “position calculation use satellite signal”) using the reliability of the multipath signal, and This is an embodiment in which position calculation is performed using a selected position calculation use satellite signal.

2−1.処理の流れ
図39は、第2実施例において、ベースバンド処理回路部40のCPU44が行う第2の位置算出処理の流れを示すフローチャートである。尚、図35の位置算出処理と同一のステップについては同一の符号を付して説明を省略し、位置算出処理とは異なる部分を中心に説明する。
2-1. Process Flow FIG. 39 is a flowchart showing a second position calculation process performed by the CPU 44 of the baseband processing circuit unit 40 in the second embodiment. Note that the same steps as those of the position calculation process of FIG.

CPU44は、ループAの処理において、ステップA15においてマルチパス信号信頼度判定処理を行った後、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。そして、全ての捕捉対象衛星についてループAの処理を行った後、位置算出使用衛星信号決定処理を行う(ステップE20)。   In the process of loop A, the CPU 44 performs the multipath signal reliability determination process in step A15, and then shifts the process to the next acquisition target satellite. Then, after performing the processing of loop A for all the capture target satellites, the position calculation use satellite signal determination processing is performed (step E20).

図40は、位置算出使用衛星信号決定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、CPU44は、捕捉した衛星信号のうち、マルチパス信号ではないと判定した衛星信号を選択して、位置算出使用衛星信号とする(ステップF1)。つまり、マルチパス信号ではない衛星信号を優先的に位置算出に使用するようにする。
FIG. 40 is a flowchart showing a flow of position calculation use satellite signal determination processing.
First, the CPU 44 selects a satellite signal determined not to be a multipath signal from the captured satellite signals and sets it as a position calculation use satellite signal (step F1). That is, satellite signals that are not multipath signals are preferentially used for position calculation.

次いで、CPU44は、位置算出使用衛星信号の数が、位置算出に必要となる衛星数である位置算出必要衛星数に達しているか否かを判定する(ステップF3)。位置算出必要衛星数は、緯度、経度及び高度を算出する3次元測位では4個、緯度及び経度を算出する2次元測位では3個である。そして、位置算出使用衛星信号の数が位置算出必要衛星数に達していると判定した場合は(ステップF3;Yes)、CPU44は、位置算出使用衛星信号決定処理を終了する。   Next, the CPU 44 determines whether or not the number of position calculation use satellite signals has reached the number of position calculation necessary satellites that is the number of satellites necessary for position calculation (step F3). The number of satellites required for position calculation is four for three-dimensional positioning for calculating latitude, longitude, and altitude, and three for two-dimensional positioning for calculating latitude and longitude. When it is determined that the number of position calculation use satellite signals has reached the number of position calculation necessary satellites (step F3; Yes), the CPU 44 ends the position calculation use satellite signal determination process.

一方、ステップF3において位置算出使用衛星信号の数が位置算出必要衛星数に達していないと判定した場合は(ステップF3;No)、CPU44は、マルチパス信号であると判定された衛星信号の中から信頼度が「高」である衛星信号を選択して、位置算出使用衛星信号に追加する(ステップF5)。マルチパス信号と判定されなかった信号だけでは位置算出を行うことができない場合は、マルチパス信号と判定された信号のうち信頼度が高い信号も併用して位置算出を行うようにする。   On the other hand, if it is determined in step F3 that the number of satellite signals used for position calculation has not reached the number of satellites required for position calculation (step F3; No), the CPU 44 determines that the number of satellite signals determined to be multipath signals. Then, the satellite signal having the reliability of “high” is selected and added to the position calculation use satellite signal (step F5). If position calculation cannot be performed using only a signal that has not been determined to be a multipath signal, position calculation is also performed using a highly reliable signal that is determined to be a multipath signal.

そして、CPU44は、再び、位置算出使用衛星信号の数が位置算出必要衛星数に達しているか否かを判定し(ステップF7)、達していると判定した場合は(ステップF7;Yes)、位置算出使用衛星信号決定処理を終了する。また、達していないと判定した場合は(ステップF7;No)、位置算出を行うことが不可能である旨をホストCPU51に通知した後(ステップF9)、ステップA25へと処理を移行する。   Then, the CPU 44 again determines whether or not the number of position calculation use satellite signals has reached the number of position calculation necessary satellites (step F7). If it is determined that it has reached (step F7; Yes), The calculation use satellite signal determination process is terminated. If it is determined that the position has not been reached (step F7; No), the host CPU 51 is notified that the position cannot be calculated (step F9), and the process proceeds to step A25.

2−2.作用効果
第2実施例では、捕捉したGPS衛星信号のうちマルチパス信号ではないと判定された信号の数が位置算出に必要な衛星数に満たない場合は、マルチパス信号であると判定された衛星信号のうち、信頼度が高い衛星信号を併用して位置算出を行う。これにより、高層ビルに囲まれたアーバンキャニオン環境のように、受信信号の多くがマルチパス信号となるような環境においても、その中でも信頼性の高い信号を利用して位置算出を行うことが可能となる。
2-2. In the second embodiment, when the number of signals determined not to be multipath signals among the acquired GPS satellite signals is less than the number of satellites necessary for position calculation, it is determined to be multipath signals. Among satellite signals, position calculation is performed using satellite signals with high reliability. As a result, even in an environment where many received signals are multipath signals, such as an urban canyon environment surrounded by high-rise buildings, it is possible to perform position calculation using highly reliable signals. It becomes.

3.変形例
尚、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。
3. Modifications It should be noted that embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the above-described embodiments, and can of course be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

3−1.電子機器
上述した実施例では、電子機器の一種である携帯電話機に本発明を適用した場合について説明したが、他には、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、PDA(Personal Digital Assistants)、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。
3-1. Electronic Device In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a mobile phone that is a kind of electronic device has been described, but in addition, a car navigation device, a portable navigation device, a personal computer, a PDA (Personal Digital Assistants), The same applies to other electronic devices such as wristwatches.

3−2.衛星位置算出システム
また、上述の実施形態では、GPSを利用した場合を説明したが、例えば、GPSと同じCDMA方式を用いたGALILEOといった他の衛星測位システムにも同様に適用可能なのは勿論である。さらには、衛星測位システムに限らず、直接スペクトラム拡散方式により変調された信号が送出されるシステム、例えばIEEE802.11b規格の無線LANの無線信号を測位用信号として用いるシステムにも適用可能である。
3-2. Satellite Position Calculation System In the above-described embodiment, the case where GPS is used has been described. However, for example, the present invention can be similarly applied to other satellite positioning systems such as GALILEO using the same CDMA method as GPS. Furthermore, the present invention is not limited to a satellite positioning system, but can be applied to a system that transmits a signal modulated by a direct spread spectrum method, for example, a system that uses a wireless LAN wireless signal of the IEEE802.11b standard as a positioning signal.

3−3.処理の主体
上述した実施例では、ベースバンド処理回路部40のCPU44が位置算出処理を行うものとして説明したが、ホストCPU51が位置算出処理を行うことにしてもよい。また、マルチパス検出処理、マルチパス信号信頼度判定処理及びコード位相補正処理はCPU44が行い、位置算出計算はホストCPU51が行うといったように、CPU44とホストCPU51とで処理を分担することにしてもよい。
3-3. In the above-described embodiments, the CPU 44 of the baseband processing circuit unit 40 performs the position calculation process. However, the host CPU 51 may perform the position calculation process. In addition, the CPU 44 and the host CPU 51 share the processing such that the multipath detection process, the multipath signal reliability determination process, and the code phase correction process are performed by the CPU 44 and the position calculation calculation is performed by the host CPU 51. Good.

3−4.マルチパス信号の判定
例えば、上述の実施形態では、二つの条件(条件A,B)の少なくとも一方が満たされる場合に、受信信号がマルチパス信号であると判定することにしたが、これを、一方の条件のみを用いて判定することにしても良い。この場合、判定範囲A,B,Cの範囲を、大きくするように定めても良いし、小さくするように定めても良い。
3-4. Determination of multipath signal For example, in the above-described embodiment, when at least one of the two conditions (conditions A and B) is satisfied, the received signal is determined to be a multipath signal. The determination may be made using only one condition. In this case, the ranges of the determination ranges A, B, and C may be determined to be increased or may be determined to be decreased.

3−5.PE値及びPL値
上述した実施形態において、図8ではPE値の算出方法を、図18ではPL値の算出方法をそれぞれ説明したが、このPE値及びPL値の算出方法を次のようにすることも可能である。
3-5. PE Value and PL Value In the above-described embodiment, FIG. 8 illustrates the PE value calculation method and FIG. 18 illustrates the PL value calculation method. The PE value and PL value calculation method is as follows. It is also possible.

図41は、変形例におけるPE値の算出方法の説明図である。図8では、Punctual相関値Pp、Punctual位相から1チップ以上進んだ位相での相関値Pn、Punctual位相からNチップだけ進んだコード位相での相関値Paを用いてPE値を算出したが、相関値Pnを用いずに、次式(7)に従ってPE値を算出することにしてもよい。
PE=Pp/Pa ・・・(7)
FIG. 41 is an explanatory diagram of a PE value calculation method in the modification. In FIG. 8, the PE value is calculated using the punctual correlation value Pp, the correlation value Pn at the phase advanced by one chip or more from the punctual phase, and the correlation value Pa at the code phase advanced by N chips from the punctual phase. The PE value may be calculated according to the following equation (7) without using the value Pn.
PE = Pp / Pa (7)

図42は、変形例におけるPL値の算出方法の説明図である。図18では、Punctual相関値Ppと、Punctual位相からMチップ遅れた位相での相関値Pbとを用いてPL値を算出したが、Punctual位相から1チップ未満遅れた位相での相関値Pmを併用して、次式(8)に従ってPL値を算出することにしてもよい。
PL=(Pm−Pb)/(Pp−Pb) ・・(8)
FIG. 42 is an explanatory diagram of a PL value calculation method according to the modification. In FIG. 18, the PL value is calculated using the punctual correlation value Pp and the correlation value Pb at a phase delayed by M chips from the punctual phase, but the correlation value Pm at a phase delayed by less than one chip from the punctual phase is also used. Then, the PL value may be calculated according to the following equation (8).
PL = (Pm−Pb) / (Pp−Pb) (8)

3−6.誤差モデル式
上述した実施形態では、ΔPE値とコード位相誤差ERRとの関係を示す誤差モデル式を1次関数で近似するものとして説明したが、2次以上の関数や指数関数、対数関数等の各種関数を用いて近似することも可能である。
3-6. Error Model Formula In the above-described embodiment, the error model formula indicating the relationship between the ΔPE value and the code phase error ERR has been described as being approximated by a linear function. However, functions such as quadratic functions, exponential functions, logarithmic functions, etc. It is also possible to approximate using various functions.

また、本願発明者が数値実験を行った結果、誤差モデル式を定める際に、単純に最小二乗法を利用した関数のフィッティング等を行って誤差モデル式を決定すると、誤差モデル式から算出されるコード位相誤差ERR(コード位相の算出誤差)が、コード位相に実際に含まれる誤差(コード位相の実誤差)よりも大きくなり、補正が強くかかる場合があることが分かった。そこで、コード位相の補正量が小さくなる方向に作用するように誤差モデル式を決定してもよい。例えば、最小二乗法を用いて求めた誤差モデル式を、コード位相の補正量が小さくなる方向にシフトさせるといった手法を適用することができる。   In addition, as a result of numerical experiments conducted by the inventor of the present application, when an error model equation is determined, if the error model equation is determined by simply performing function fitting using the least square method, the error model equation is calculated. It has been found that the code phase error ERR (code phase calculation error) is larger than the error actually included in the code phase (actual error of the code phase), and correction may be strongly applied. Therefore, the error model formula may be determined so that the correction amount of the code phase is reduced. For example, it is possible to apply a method of shifting an error model expression obtained using the least square method in a direction in which the correction amount of the code phase is reduced.

3−7.位置算出使用衛星の決定
上述した第2実施例では、マルチパス信号の信頼度を用いて位置算出使用衛星信号を決定する場合について説明したが、マルチパス信号の信頼度の他に、受信信号の信号強度や衛星の仰角等の情報を併用して、位置算出使用衛星信号を決定することにしてもよい。
3-7. In the second embodiment described above, the case where the position calculation use satellite signal is determined using the reliability of the multipath signal has been described. However, in addition to the reliability of the multipath signal, the received signal The satellite signal for position calculation may be determined using information such as the signal intensity and the elevation angle of the satellite.

例えば、図40のステップF5において、マルチパス信号の中から位置算出使用衛星信号に追加する衛星信号を選択する際に、信頼度が「高」である衛星信号のうち、信号強度の大きな衛星信号や、仰角の高いGPS衛星から発信された衛星信号を優先的に選択して、位置算出使用衛星信号に追加することが考えられる。   For example, in step F5 in FIG. 40, when selecting a satellite signal to be added to the position calculation use satellite signal from among the multipath signals, among the satellite signals having high reliability, the satellite signal having a high signal strength. Alternatively, a satellite signal transmitted from a GPS satellite having a high elevation angle may be preferentially selected and added to the position calculation use satellite signal.

3−8.マルチパス信号信頼度
上述した実施形態では、ΔPL値が閾値以上である場合は、マルチパス信号の信頼度「高」、ΔPL値が閾値未満である場合は、マルチパス信号の信頼度「低」と判定するものとして説明したが、信頼度をより細かく判定することにしてもよい。ΔPL値が大きいほど信頼度が高くなればよいため、信頼度判定用の閾値を複数設定しておくことで、3段階以上の信頼度の判定を行うことが可能である。
3-8. Multipath signal reliability In the above-described embodiment, when the ΔPL value is greater than or equal to the threshold, the multipath signal reliability is “high”, and when the ΔPL value is less than the threshold, the multipath signal reliability is “low”. However, the reliability may be determined more finely. As the ΔPL value is larger, the reliability only needs to be higher. Therefore, by setting a plurality of reliability determination thresholds, it is possible to determine the reliability of three or more levels.

この場合も、信頼度の違いに応じた複数種類の誤差モデル式を予め定めておき、受信信号がマルチパス信号である場合は、当該マルチパス信号の信頼度に応じた誤差モデル式を選択して、コード位相の補正に使用するようにする。また、マルチパス信号の信頼度に基づいて位置算出使用衛星信号を決定する場合は、信頼度が高い衛星信号から順に、位置算出使用衛星信号に追加していくようにすればよい。   Also in this case, a plurality of types of error model equations corresponding to the difference in reliability are determined in advance, and if the received signal is a multipath signal, the error model equation corresponding to the reliability of the multipath signal is selected. Used to correct the code phase. Further, when the position calculation use satellite signal is determined based on the reliability of the multipath signal, the satellite signal may be added to the position calculation use satellite signal in order from the satellite signal having the highest reliability.

1 携帯電話機、 20 GPS受信部、 30 RF受信回路部、
40 ベースバンド処理回路部、 41 メモリ、 42 レプリカコード生成部、
43 相関演算部、 44 CPU、 45 ROM、 46 RAM、
51 ホストCPU、 52 操作部、 53 表示部、 54 ROM、
55 RAM、 60 携帯電話用無線通信回路部、 70 携帯電話用アンテナ
1 mobile phone, 20 GPS receiver, 30 RF receiver circuit,
40 baseband processing circuit section, 41 memory, 42 replica code generation section,
43 correlation calculation unit, 44 CPU, 45 ROM, 46 RAM,
51 host CPU, 52 operation unit, 53 display unit, 54 ROM,
55 RAM, 60 wireless communication circuit for mobile phone, 70 antenna for mobile phone

Claims (3)

位置算出用衛星から発信された衛星信号を受信した受信信号に対して相関演算処理を行うことと、
前記相関演算処理により求められたピーク相関値と、当該ピーク相関値を示したピーク位相から第1の位相分遅れた位相の相関値との第1の相対比率の時間変化の変化成分の値を所定の閾値条件と照合することで、前記受信信号が直接波信号及び間接波信号を含むマルチパス信号である場合の当該マルチパス信号の位置算出に使用する許容度を示す信頼度を判定することと、
前記衛星信号を直接受信した直接波信号に対する前記衛星信号を間接受信した間接波信号の遅れに応じて前記相関値を強め合う状態か弱め合う状態かを、前記ピーク相関値と、当該ピーク相関値を示したピーク位相から第2の位相分進んだ位相の相関値との第2の相対比率の時間変化の変化成分の正負に基づいて判定することと、
前記信頼度と前記状態とに応じて予め定められた誤差算出方法の中から、前記判定された信頼度と前記判定された状態とに対応する誤差算出方法を選択し、該選択した誤差算出方法を用いて、前記相関演算処理の結果から求まるコード位相に含まれる誤差算出することと、
を含むコード位相誤差算出方法。
Performing correlation calculation processing on the received signal received from the satellite signal transmitted from the position calculating satellite;
The value of the change component of the time change of the first relative ratio between the peak correlation value obtained by the correlation calculation process and the correlation value of the phase delayed by the first phase from the peak phase indicating the peak correlation value is By comparing with a predetermined threshold condition, the reliability indicating the tolerance used for calculating the position of the multipath signal when the received signal is a multipath signal including a direct wave signal and an indirect wave signal is determined. When,
Whether the correlation value is strengthened or weakened according to the delay of the indirect wave signal indirectly received from the satellite signal with respect to the direct wave signal directly received from the satellite signal, the peak correlation value and the peak correlation value Determining based on the sign of the change component of the time change of the second relative ratio with the correlation value of the phase advanced by the second phase from the peak phase indicating
An error calculation method corresponding to the determined reliability and the determined state is selected from error calculation methods predetermined according to the reliability and the state, and the selected error calculation method is selected. with a said calculating the error contained in the code phases determined from the result of the correlation operation,
Code phase error calculation method including
前記誤差算出方法は、前記第2の相対比率の時間変化の変化成分の値を変数とし係数が前記信頼度と前記状態とに応じて異なるモデル式を用いて前記誤差を算出する方法でなる
請求項1に記載のコード位相誤差算出方法。
The error calculation method is a method of calculating the error by using a model expression whose coefficient is different depending on the reliability and the state , using the value of the change component of the second relative ratio with time as a variable. ,
The code phase error calculation method according to claim 1.
請求項1又は2に記載のコード位相誤差算出方法を実行することと、
前記コード位相誤差算出方法により求められた前記コード位相の誤差を用いて、前記相関演算処理の結果から求まるコード位相を補正した補正コード位相を算出することと、
を含むコード位相算出方法。
Executing the code phase error calculation method according to claim 1 or 2,
Using the code phase error obtained by the code phase error calculation method to calculate a corrected code phase obtained by correcting the code phase obtained from the result of the correlation calculation process;
Code phase calculation method including
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