JP5607606B2 - マルチパス検出装置およびgnss受信装置 - Google Patents

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Description

この発明は、測位信号を受信する際等に生じるマルチパスを検出するマルチパス検出装置に関するものである。
GNSSによる測位システムでは、GNSS衛星からの測位用信号を受信して擬似距離を算出する。ここで、測位用信号は、直接に受信機で受信されるものだけではなく、ビル等の建築物に反射してから受信されるものもある。このような間接的に受信される測位用信号によって生じる擬似距離の誤差をマルチパス誤差といい、擬似距離精度および測位精度の低下に繋がる要因となる。
このため、従来、各種のマルチパスの検出方法が考案されている。例えば、特許文献1のマルチパス検出装置では、受信信号(測位用信号)とレプリカコードとを相関処理した結果と、レプリカコードに基づいて受信機内で生成された擬似測位用信号とレプリカコードとを相関処理した結果と、を比較する。そして、特許文献1のマルチパス検出装置は、これらの相関結果に相違があればマルチパス有りと判断している。
特開2005−207815号公報
しかしながら、上述の特許文献1に示す方法では、受信機内で相関処理用のレプリカコードとは別に、擬似測位用信号を生成しなければならない。この際、相関処理結果に対する受信信号とのマルチパス以外の要因による差を低減するために、受信信号のSNに応じて擬似測位用信号のSNを調整する等の処理を行わなければならない。
したがって、この発明の目的は、マルチパス検出のためだけに上述の擬似測位用信号ような追加の信号を生成して利用せずとも、マルチパスを検出できるマルチパス検出装置を実現することにある。
この発明のマルチパス検出装置は、相関処理部、コード位相算出部、擬似距離算出部、およびマルチパス判定部を備える。相関処理部は、受信信号とレプリカコードとの相関処理を行い、コード位相算出部は、相関処理の結果に基づいてコード位相を算出する。擬似距離算出部は、コード位相により擬似距離を算出する。マルチパス判定部は、擬似距離を用いてマルチパスが有ると判定する。マルチパス判定部は、同一の基準コードに対して単一のサブキャリアが重畳されたレプリカコードもしくは異なる複数のサブキャリアが合成されたサブキャリアが重畳されたレプリカコードを用いて擬似距離を算出する。マルチパス判定部は、それぞれ異なる単一のサブキャリアもしくは合成されたサブキャリアに基づき算出された複数の擬似距離の差に基づいて、マルチパスが有ると判定する。
この構成では、複数種類のレプリカコードと単一の受信信号(測位用信号)との相関処理を行う。ここで、測位用信号に利用される各種の拡散コードは自己相関した場合、図1に示すようなマルチパス遅延特性が生じる。図1は、拡散コード毎のマルチパス遅延量に応じた擬似距離誤差の遷移を示す図である。ここで、CBOC+信号とは所謂CBOC.in−phase信号(E1B信号)であり、CBOC−信号とは所謂CBOC.anti−phase信号(E1C信号)である。これらCBOC+信号およびCBOC−信号は、基準コード信号に対して、BOC(6,1)サブキャリアとBOC(1,1)サブキャリアとを合成比BOC(6,1):BOC(1,1)=1:10(1/2)で合成して位相変調してなる拡散コードである。また、BOC(1,1)信号は、基準コード信号に対して、BOC(1,1)サブキャリアで位相変調してなる拡散コードであり、BPSK信号は、基準コード信号そのままの拡散コードである。
なお、以下の説明では、CBOC.in−phase信号を簡略して「CBOC+信号」と称し、CBOC.anti−phase信号を簡略して「CBOC−信号」と称する。そして、CBOC+信号とCBOC−信号の双方に同じことに関して述べる場合には、単に「CBOC信号」と称する。
また、図2(A)は、CBOC+信号の拡散コードに対して、BOC(6,1)サブキャリアとBOC(1,1)サブキャリアの合成比を変化させたレプリカコードで相互相関処理を行った場合の同相成分に対するマルチパス特性を示す図であり、図2(B)は、CBOC−信号の拡散コードに対して、BOC(6,1)サブキャリアとBOC(1,1)サブキャリアの合成比を変化させたレプリカコードで相互相関処理を行った場合の同相成分に対するマルチパス特性を示す図である。
図1に示すように、拡散コードが異なるとマルチパス特性が異なる。さらに、図2に示すように、一つの拡散コードに対しても、この拡散コードの構成要素となるサブキャリアの合成比すなわち組み合わせを変えた複数種類のレプリカコード毎でマルチパス特性が異なる。これらのマルチパス特性から分かるように、マルチパスが存在しなければ、いずれのレプリカコードを用いても、拡散コード内にレプリカコードの成分を含んでいれば、擬似距離誤差は「0」となる。一方、マルチパスが存在すれば、レプリカコードを切り替えることで、擬似距離誤差が変化する。
本発明では、これらのマルチパス特性を利用し、複数のレプリカコードで一つの拡散コードを自己相関処理もしくは相互相関処理して得られた擬似距離が異なる場合に、マルチパス判定部でマルチパス有りと判定する。
また、この発明のマルチパス検出装置は、相関処理部、コード位相算出部、擬似距離算出部、およびマルチパス判定部を備える。相関処理部は、受信信号とレプリカコードとの相関処理を行う。コード位相算出部は相関処理の結果に基づいてコード位相を算出し、擬似距離算出部はコード位相により擬似距離を算出する。マルチパス判定部は、基準コードであるレプリカコードを用いて算出された擬似距離と、該基準コードに対してサブキャリアが重畳されたレプリカコードを用いて算出された擬似距離とから算出される擬似距離の差に基づきに基づき、マルチパスが有ると判定する。
この構成では、上述に示す異なるレプリカコードの生成方法として、基準コードに対してサブキャリアを重畳したものと重畳していないものとをもって個別のレプリカコードとしている。
また、この発明のマルチパス検出装置の相関処理部は、異なる3種類のレプリカコードにより相関処理を行う。マルチパス判定部は、擬似距離算出部により算出される3種類のレプリカコードにそれぞれ対応した擬似距離に基づいてマルチパス遅延量を算出する。
この構成では、レプリカコード毎の擬似距離差を、複数検出する。図1、図2に示すように、マルチパス特性はレプリカコード毎に異なるので、擬似距離差もマルチパス遅延量毎に変化する。ここで、図1、図2に示すように、それぞれのレプリカコードにおいて、擬似距離誤差はマルチパス遅延量に対して所定の繰り返し特性を有する。このため、単一の擬似距離差では、対応するマルチパス遅延量が複数存在する可能性が高い。したがって、マルチパス判定部は、設定した三つ以上のレプリカコード群による相関処理で得られる擬似距離差毎のマルチパス遅延量を、擬似距離差毎に記憶しておく。そして、実測の擬似距離差を取得すると、記憶された擬似距離差と比較して、マルチパス遅延量を検出する。これにより、単にマルチパスの有無を検出するだけではなく、マルチパス遅延量を容易に検出することができる。
また、この発明のマルチパス検出装置の相関処理部は、レプリカコードを構成する第1構成要素レプリカコードと受信信号との相関処理を行う第1相関器と、レプリカコードを構成する第2構成要素レプリカコードと前記受信信号との相関処理を行う第2相関器とを備える。そして、コード位相算出部は、第1構成要素レプリカコードと受信信号との相関値と、第2構成要素レプリカコードと受信信号との相関値が、所定の合成比で合成された相関値に基づいてコード位相を算出する。
この構成では、具体的構成を示すものであり、本構成では、レプリカコードを構成する第1構成要素レプリカコードおよび第2構成要素レプリカコードのそれぞれと受信信号との相関処理を行った後に、相関値を合成することで、レプリカコードと受信信号との相関処理を行う。例えば、CBOC信号(CBOC+信号もしくはCBOC−信号)であれば、第1構成要素レプリカコードとしてBOC(1,1)レプリカコードを用い、第2構成要素レプリカコードとしてBOC(6,1)レプリカコードを用いる。そして、BOC(1,1)レプリカコードと受信信号との相互相関処理を行うとともに、BOC(6,1)レプリカコードと受信信号との相互相関処理を行い、これらの相関値を、本来のレプリカコードであるCBOCレプリカコードで用いる合成比に応じて合成する。これにより、本来のCBOCレプリカコードと受信信号との相関処理を行ったのと同等のコード誤差および擬似距離を得ることができる。
また、この発明のマルチパス検出装置の相関処理部は、第1構成要素レプリカコードおよび第2構成要素レプリカコードが所定の合成比で合成されたレプリカコードと受信信号とを相関処理する相関器を備える。
この構成でも、具体的構成を示すものであり、本構成では、レプリカコードを構成する第1構成要素レプリカコードおよび第2構成要素レプリカコードを合成して、レプリカコードを生成した後に、当該レプリカコードと受信信号との相関処理を行う。例えば、上述のCBOC信号(CBOC+信号もしくはCBOC−信号)であれば、BOC(1,1)レプリカコードとBOC(6,1)レプリカコードとを、本来のレプリカコードであるCBOCレプリカコードで用いる合成比に応じて合成することで、CBOCレプリカコードを生成する。そして、このCBOC+レプリカコードと受信信号との相関処理を行う。この方法であっても、当然に、CBOCレプリカコードと受信信号との相関処理によるコード誤差および擬似距離を得ることができる。
また、この発明のGNSS受信装置は、上述のマルチパス検出装置を備え、相関処理部がGNSS受信信号とレプリカコードとの相関処理を行う。
この構成では、通常のGNSS受信信号の復調部の相関処理部を利用してマルチパスの有無を検出することができる。
この発明によれば、従来のマルチパス検出装置のように擬似測位用信号を生成する等の通常における相関処理とは別のマルチパス検出専用の回路を設けることなく、容易にマルチパスを検出することができる。さらに、この検出結果に基づいてマルチパス遅延量を検出することができる。
拡散コード毎のマルチパス遅延量に応じた擬似距離誤差の遷移を示す図である。 CBOC+信号に対して、BOC(6,1)サブキャリアとBOC(1,1)サブキャリアの合成比を変化させたレプリカコードで相関処理を行った場合の同相成分に対するマルチパス特性を示す図、および、CBOC−信号に対して、BOC(6,1)サブキャリアとBOC(1,1)サブキャリアの合成比を変化させたレプリカコードで相関処理を行った場合の同相成分に対するマルチパス特性を示す図である。 第1の実施形態に係るマルチパス検出装置の主要構成を示すブロック図である。 第2の実施形態のマルチパス検出装置の主要構成を示すブロック図である。 第3の実施形態のマルチパス検出装置の主要構成を示すブロック図である。 その他の構成からなるマルチパス検出装置の主要構成を示すブロック図である。
本発明の第1の実施形態に係るマルチパス検出装置について図を参照して説明する。なお、本実施形態では測位用信号として、Galileoにおける上述のCBOC信号を受信してマルチパスを検出する例を示すが、基準コードで位相変調した測位用信号を用いたシステムであれば、本発明の構成を適用することができる。
図3は、本実施形態のマルチパス検出装置の主要構成を示すブロック図である。
受信アンテナ11は、Galileo衛星から送信されるCBOC信号を受信して、電気信号変換したCBOC信号をダウンコンバータ12へ出力する。
ダウンコンバータ12は、CBOC信号の周波数をダウンコンバートして、ベースバンド信号を生成し、第1追尾部321および第2追尾部322を有する復調部へ出力する。
第1追尾部321は、レプリカコード生成部31A、相関処理部331、合成部341、およびコード位相算出部351を備える。
レプリカコード生成部31Aは、コードNCO310A、BOC(1,1)レプリカコード生成部311A、およびBOC(6,1)レプリカコード生成部312Aを備える。
コードNCO310Aは、第1追尾部321のコード位相算出部351から出力される第1コード位相に基づいて、BOC(1,1)レプリカコード生成部311AからのBOC(1,1)レプリカコードおよびBOC(6,1)レプリカコード生成部312AからのBOC(6,1)をベースバンド信号に同期させるようにするコード位相調整データを生成する。生成されたコード位相調整データは、BOC(1,1)レプリカコード生成部311A、およびBOC(6,1)レプリカコード生成部312Aに与えられる。
BOC(1,1)レプリカコード生成部311Aは、コード位相調整データに基づくタイミングで、基準コードとBOC(1,1)サブキャリアからなるBOC(1,1)レプリカコード(本発明の「第1構成要素レプリカコード」に相当)を生成し、第1追尾部321の相関処理部331の相関器3311へ出力する。BOC(6,1)レプリカコード生成部312Aは、コード位相調整データに基づくタイミングで、基準コードとBOC(6,1)サブキャリアからなるBOC(6,1)レプリカコード(本発明の「第2構成要素レプリカコード」に相当)を生成し、第1追尾部321の相関処理部331の相関器3312へ出力する。
相関処理部331は相関器3311(本発明の「第1相関器」に相当)および相関器3312(本発明の「第2相関器」に相当)を備える。相関器3311は、ベースバンド信号とBOC(1,1)レプリカコードとを乗算処理して、BOC(1,1)相関レベルを検出する。相関器3311は、BOC(1,1)相関レベルを所定時間長に亘り積算することで、所定サンプリングタイミング毎にBOC(1,1)相関データを生成し、合成部341の可変増幅器3411へ出力する。相関器3312は、ベースバンド信号とBOC(6,1)レプリカコードとを乗算処理して、BOC(6,1)相関レベルを検出する。相関器3312は、BOC(6,1)相関レベルを所定時間長に亘り積算することで、所定サンプリングタイミング毎にBOC(6,1)相関データを生成し、合成部341の可変増幅器3412へ出力する。
合成部341は、可変増幅器3411,3412と加算器341Pとを備える。
可変増幅器3411は、予め設定されたBOC(1,1)用合成比率係数G111をBOC(1,1)相関データに乗算して、加算器341Pへ出力する。可変増幅器3412は、予め設定されたBOC(6,1)用合成比率係数G161をBOC(6,1)相関データに乗算して、加算器341Pへ出力する。
加算器341Pは、予め設定された合成切替情報CSW1に基づいて、BOC(1,1)用合成比率係数G111で乗算されたBOC(1,1)相関データと、BOC(6,1)用合成比率係数G161で乗算されたBOC(6,1)相関データとを加算または差分することで、合成相関データを生成し、コード位相算出部351へ出力する。この際、加算器341Pは、合成切替情報CSW1が「+」であれば加算処理を行い、合成切替情報CSW1が「−」であれば差分処理を行う。例えば、第1追尾部321でBOC(1,1)レプリカコードによる相関処理を行わせるためには、BOC(1,1)用合成比率係数G111:BOC(6,1)用合成比率係数G161=1:0に設定し、合成切替情報CSW1=「+」(なお「−」でも可)に設定した上で当該合成処理を行う。
コード位相算出部351は、合成相関データに基づいて第1コード位相を算出し、擬似距離算出部301およびレプリカコード生成部31Aへ出力する。
ここで、図3では、第1追尾部321に相関処理部331、合成部341がそれぞれ一つしか記載されていないが、実際には、レプリカコード生成部31Aにより生成されるレプリカコードに対してシフトレジスタ等によりPromptレプリカコード、Earlyレプリカコード、およびLateレプリカコードを生成し、これらPromptレプリカコード、Earlyレプリカコード、およびLateレプリカコードに対して相関処理および合成処理を行う。そして、第1追尾部321のコード位相算出部351は、このような相関処理および合成処理結果に基づいて第1コード位相を算出する。
第2追尾部322は、レプリカコード生成部31B、相関処理部332、合成部342、およびコード位相算出部352を備える。
レプリカコード生成部31Bは、コードNCO310B、BOC(1,1)レプリカコード生成部311B、およびBOC(6,1)レプリカコード生成部312Bを備える。
コードNCO310Bは、第2追尾部322のコード位相算出部352から出力される第2コード位相に基づいて、BOC(1,1)レプリカコード生成部311BからのBOC(1,1)レプリカコードおよびBOC(6,1)レプリカコード生成部312BからのBOC(6,1)をベースバンド信号に同期させるようにするコード位相調整データを生成する。
BOC(1,1)レプリカコード生成部311Bは、コード位相調整データに基づくタイミングで、基準コードとBOC(1,1)サブキャリアからなるBOC(1,1)レプリカコード(本発明の「第1構成要素レプリカコード」に相当)を生成し、第2追尾部322の相関処理部332の相関器3321へ出力する。BOC(6,1)レプリカコード生成部312Bは、コード位相調整データに基づくタイミングで、基準コードとBOC(6,1)サブキャリアからなるBOC(6,1)レプリカコード(本発明の「第1構成要素レプリカコード」に相当)を生成し、第2追尾部322の相関処理部332の相関器3322へ出力する。
相関処理部332は相関器3321(本発明の「第1相関器」に相当)および相関器3322(本発明の「第2相関器」に相当)を備える。相関器3321は、ベースバンド信号とBOC(1,1)レプリカコードとを乗算処理して、BOC(1,1)相関レベルを検出する。相関器3321は、BOC(1,1)相関レベルを所定時間長に亘り積算することで、所定サンプリングタイミング毎にBOC(1,1)相関データを生成し、合成部342の可変増幅器3421へ出力する。相関器3322は、CBOCベースバンド信号とBOC(6,1)レプリカコードとを乗算処理して、BOC(6,1)相関レベルを検出する。相関器3322は、BOC(6,1)相関レベルを所定時間長に亘り積算することで、所定サンプリングタイミング毎にBOC(6,1)相関データを生成し、合成部342の可変増幅器3422へ出力する。
合成部342は、可変増幅器3421,3422と加算器342Pとを備える。
可変増幅器3421は、予め設定されたBOC(1,1)用合成比率係数G211をBOC(1,1)相関データに乗算して、加算器342Pへ出力する。可変増幅器3422は、予め設定されたBOC(6,1)用合成比率係数G261をBOC(6,1)相関データに乗算して、加算器342Pへ出力する。
加算器342Pは、与えられた合成切替情報CSW2に基づいて、BOC(1,1)用合成比率係数G211で乗算されたBOC(1,1)相関データと、BOC(6,1)用合成比率係数G261で乗算されたBOC(6,1)相関データとを加算または差分することで、合成相関データを生成し、コード位相算出部352へ出力する。この際、加算器342Pは、合成切替情報CSW2が「+」であれば加算処理を行い、合成切替情報CSW2が「−」であれば差分処理を行う。例えば、第2誤差検出部322でCBOC−レプリカコードによる相関処理を行わせるために、BOC(1,1)用合成比率係数G211:BOC(6,1)用合成比率係数G261=10(1/2):1で、BOC(1,1)用合成比率係数G211およびBOC(6,1)用合成比率係数G261を与え、合成切替情報CSW2=「−」を与える。
コード位相算出部352は、合成相関データに基づいて第2コード位相を算出し、擬似距離算出部302およびレプリカコード生成部31Bへ出力する。
擬似距離算出部301は、第1追尾部321による追尾によって合成相関データから得られる誤差が「0」になった時点での第1コード位相に基づいて、第1擬似距離を算出し、マルチパス判定部305へ出力する。擬似距離算出部302は、第2追尾部322による追尾によって合成相関データから得られる誤差が「0」になった時点での第2コード位相に基づいて、第2擬似距離を算出し、マルチパス判定部305へ出力する。
マルチパス判定部305は、第1擬似距離と第2擬似距離との差分値である擬似距離差を算出する。マルチパス判定部305は、当該擬似距離差が「0」でなければ、マルチパス有りと判定し、擬似距離差が「0」であれば、マルチパス無しと判定する。
これは、上述の図1、図2から分かるように、ベースバンド信号と、これの基となるCBOC信号の拡散コードを構成する基準コードおよびサブキャリアの組み合わせからなるレプリカコードと、を相関処理した場合、マルチパスが無ければ、いずれのレプリカコードの組み合わせを用いても擬似距離差が「0」になり、マルチパスが存在すれば、レプリカコードの組み合わせによって「0」でない擬似距離差が発生することを利用している。
ここで、マルチパス判定部305は、擬似距離算出部301,302とともに一つのIC内で実現することが容易に可能であるので、追加の回路素子を設けることなく通常のCBOC信号の復調部のみで実現することができる。
このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、通常のCBOC信号の復調部の構成を利用して容易且つ確実にマルチパスの有無を検出することができる。
なお、上述の例で示した組み合わせは一例であり、他の組み合わせ、例えば第1追尾部321にBOC(1,1)用合成比率係数G111:BOC(6,1)用合成比率係数G161=2:1で、合成切替情報CSW1=「+」の設定を与え、第2追尾部322にBOC(1,1)用合成比率係数G211:BOC(6,1)用合成比率係数G261=4:1で、合成切替情報CSW2=「+」の設定を与える等の組み合わせを用いてもよい。すなわち、マルチパスによる第1コード位相と第2コード位相との差が大きくなるように設定できればよい。
次に、第2の実施形態に係るマルチパス検出装置について図を参照して説明する。図4は本実施形態のマルチパス検出装置の主要構成を示すブロック図である。なお、本実施形態のマルチパス検出装置は、擬似距離算出部301,302、マルチパス判定部305およびレプリカコード生成部31A,31Bの構成が、第1の実施形態のマルチパス検出装置と同じであるので、これらの部分の説明は必要箇所以外では省略する。
レプリカコード合成部361およびレプリカコード合成部362は同じ構成からなり、これらは詳細な構成は省略するが、それぞれ第1の実施形態に示した合成部341,342と同じく、二つの可変増幅器と加算器とにより実現される。
レプリカコード合成部361には、BOC(1,1)用合成比率係数G111およびBOC(6,1)用合成比率係数G161と合成切替情報CSW1が予め設定されており、レプリカ合成部362には、BOC(1,1)用合成比率係数G211およびBOC(6,1)用合成比率係数G261と合成切替情報CSW2が予め設定されている。
レプリカコード合成部361は、BOC(1,1)用合成比率係数G111をBOC(1,1)レプリカコードに乗算するとともに、BOC(6,1)用合成比率係数G161をBOC(6,1)相関データに乗算する。レプリカコード合成部361は、合成切替情報CSW1に基づいて、BOC(1,1)用合成比率係数G111で乗算されたBOC(1,1)レプリカコードと、BOC(6,1)用合成比率係数G161で乗算されたBOC(6,1)レプリカコードとを加算または差分することで、第1構成要素レプリカコードを生成し、第1追尾部321'の相関器3311へ出力する。ここで、レプリカコード合成部361は、合成切替情報CSW1が「+」であれば加算処理を行い、合成切替情報CSW1が「−」であれば差分処理を行う。
レプリカコード合成部362は、BOC(1,1)用合成比率係数G211をBOC(1,1)レプリカコードに乗算するとともに、BOC(6,1)用合成比率係数G261をBOC(6,1)レプリカコードに乗算する。レプリカコード合成部362は、合成切替情報CSW2に基づいて、BOC(1,1)用合成比率係数G211で乗算されたBOC(1,1)レプリカコードと、BOC(6,1)用合成比率係数G261で乗算されたBOC(6,1)レプリカコードとを加算または差分することで、第2構成要素レプリカコードを生成し、第2追尾部322'の相関器3321へ出力する。ここで、レプリカコード合成部362は、合成切替情報CSW2が「+」であれば加算処理を行い、合成切替情報CSW2が「−」であれば差分処理を行う。
第1追尾部321'は、相関処理部331'およびコード位相算出部351を備える。相関処理部331'の相関器3311は、ベースバンド信号と第1構成要素レプリカコードとを乗算処理して、第1相関レベルを検出する。相関器3311は、第1相関レベルを所定時間長に亘り積算することで、所定サンプリングタイミング毎に第1相関データを生成し、コード位相算出部351へ出力する。コード位相算出部351は、第1相関データに基づいて第1コード位相を算出し、擬似距離算出部301およびレプリカコード生成部31Aへ出力する。
第2追尾部322'は、相関処理部332'およびコード位相算出部352を備える。相関処理部332'の相関器3321は、ベースバンド信号と第2構成要素レプリカコードとを乗算処理して、第2相関レベルを検出する。相関器3321は、第2相関レベルを所定時間長に亘り積算することで、所定サンプリングタイミング毎に第2相関データを生成し、コード位相算出部352へ出力する。コード位相算出部352は、第2相関データに基づいて第2コード位相を算出し、擬似距離算出部302およびレプリカコード生成部31Bへ出力する。
擬似距離算出部301は第1コード位相に基づいて第1擬似距離を算出し、擬似距離算出部302は第2コード位相に基づいて第2擬似距離を算出する。マルチパス判定部305は、第1擬似距離と第2擬似距離との擬似距離差を算出し、擬似距離差が「0」でなければマルチパス有りと判定する。
このように、レプリカコードを合成して相関処理を行うようにしても、マルチパスを容易に検出することができる。
次に、第3の実施形態に係るマルチパス検出装置について図を参照して説明する。図5は本実施形態のマルチパス検出装置の主要構成を示すブロック図である。本実施形態のマルチパス検出装置は、第1の実施形態のマルチパス検出装置に対して、レプリカコード生成部31Cを含む第3追尾部323、および擬似距離算出部303を加えるとともに、合成比設定部304を加え、マルチパス判定部305に代わり、機能を追加したマルチパス判定部306を加えたものである。したがって、必要箇所のみを説明し、他の部分の説明は省略する。
合成比設定部304は、第1追尾部321に、BOC(1,1)用合成比率係数G111およびBOC(6,1)用合成比率係数G161と合成切替情報CSW1を与え、第2追尾部322に、BOC(1,1)用合成比率係数G211およびBOC(6,1)用合成比率係数G261と合成切替情報CSW2を与えるとともに、第3追尾部323に、BOC(1,1)用合成比率係数G311およびBOC(6,1)用合成比率係数G361と合成切替情報CSW3を与える。例えば、合成比設定部304は、第1追尾部321に対して、CBOC+レプリカコードによる相関処理を行わせるために、BOC(1,1)用合成比率係数G111:BOC(6,1)用合成比率係数G161=10(1/2):1と、合成切替情報CSW1=「+」を与える。また、合成比設定部304は、第2追尾部322に対して、BOC(1,1)レプリカコードによる相関処理を行わせるために、BOC(1,1)用合成比率係数G211:BOC(6,1)用合成比率係数G261=1:0と、合成切替情報CSW2=「+」(なお「−」でも可)を与える。さらに、合成比設定部304は、第3追尾部323に対して、CBOC−レプリカコードによる相関処理を行わせるために、BOC(1,1)用合成比率係数G311:BOC(6,1)用合成比率係数G361=10(1/2):1と、合成切替情報CSW3=「−」を与える。
第3追尾部323は、第1追尾部321および第2追尾部322と同じ構成からなる。第3追尾部323は、レプリカコード生成部31C、相関処理部333、合成部343、およびコード位相算出部353を備える。
レプリカコード生成部31Cは、レプリカコード生成部31A,31Bと同様の構成からなり、第3追尾部323のコード位相算出部353から出力される第3コード位相に基づいてBOC(1,1)レプリカコードを生成し、第3追尾部323の相関処理部333の相関器3331へ出力する。また、レプリカコード生成部31Cは、第3コード位相に基づいてBOC(6,1)レプリカコードを生成し、第3追尾部323の相関処理部333の相関器3332へ出力する。
相関処理部333は相関器3331および相関器3332を備える。相関器3331は、ベースバンド信号とBOC(1,1)レプリカコードとを乗算処理して、BOC(1,1)相関レベルを検出する。相関器3331は、BOC(1,1)相関レベルを所定時間長に亘り積算することで、所定サンプリングタイミング毎にBOC(1,1)相関データを生成し、合成部343の可変増幅器3431へ出力する。相関器3332は、ベースバンド信号とBOC(6,1)レプリカコードとを乗算処理して、BOC(6,1)相関レベルを検出する。相関器3332は、BOC(6,1)相関レベルを所定時間長に亘り積算することで、所定サンプリングタイミング毎にBOC(6,1)相関データを生成し、合成部343の可変増幅器3432へ出力する。
合成部343は、可変増幅器3431,3432と加算器343Pとを備える。
可変増幅器3431は、BOC(1,1)用合成比率係数G311をBOC(1,1)相関データに乗算して、加算器343Pへ出力する。可変増幅器3432は、BOC(6,1)用合成比率係数G361をBOC(6,1)相関データに乗算して、加算器343Pへ出力する。
加算器343Pは、合成切替情報CSW3に基づいて、BOC(1,1)用合成比率係数G311で乗算されたBOC(1,1)相関データと、BOC(6,1)用合成比率係数G361で乗算されたBOC(6,1)相関データとを加算または差分することで、合成相関データを生成し、コード位相算出部353へ出力する。ここで、加算器343Pは、合成切替情報CSW1が「+」であれば加算処理を行い、合成切替情報CSW1が「−」であれば差分処理を行う。
コード位相算出部353は、合成相関データを所定時間長に亘り積算することで第3コード位相を算出し、擬似距離算出部303およびレプリカコード生成部31Cへ出力する。
擬似距離算出部303は、第3コード位相に基づいて第3擬似距離を算出し、マルチパス判定部306へ出力する。
マルチパス判定部306は、擬似距離算出部301からの第1擬似距離と擬似距離算出部302からの第2擬似距離との差分値である第1擬似距離差を算出するとともに、擬似距離算出部302からの第2擬似距離と擬似距離算出部303からの第3擬似距離との差分値である第2擬似距離差を算出する。
マルチパス判定部306は、上述のような異なる二つのレプリカコードでベースバンド信号を相関処理して得られ擬似距離差を各種のレプリカコードの組み合わせ毎に予め取得しデータベース化して記憶している。この際、マルチパス判定部306は、各擬似距離差間の差分値と、これを得るのに用いられる複数のレプリカコードの組み合わせ情報とを、マルチパス遅延量に対応させて記憶している。
そして、マルチパス判定部306は、第1擬似距離差と第2擬似距離差とを算出すると、この擬似距離差と組み合わせ情報に基づいてデータベースを読み出し、マルチパス遅延量を検出する。
このような構成および処理を用いることで、上述のようにマルチパスの有無を検出するだけでなく、マルチパス遅延量をも検出することができる。この際、本実施形態のように三つ以上のレプリカコードを用いることで、擬似距離差を組み合わせてマルチパス遅延量を検出できる。これにより、図1、図2に示すように、マルチパス遅延量に応じて、それぞれのレプリカコードに対して擬似距離が繰り返す特性を有していても、より確実にマルチパス遅延量を検出することができる。
なお、本実施形態では、第1の実施形態に示したようの相関値を合成する回路構成を用いたが、第2の実施形態に示すようにレプリカコードを合成してから相関処理を行う回路構成に適用しても良い。
ところで、上述の各実施形態では、各追尾部に対して、BOC(1,1)用合成比率係数Gn11、BOC(6,1)用合成比率係数Gn61、および合成切替情報CSWnの組み合わせを一定値で設定したり、合成比設定部304で一定値として与える例を示したが、定点等、マルチパス遅延量が経時的に変化しない環境であれば、これらを時系列で順次切り替えることも可能である。この場合、図6に示すように、追尾部は一つ存在すればよい。図6は、その他の構成からなるマルチパス検出装置の主要構成を示すブロック図である。
合成比設定部304は、追尾部320に対して、経時的に合成比率が変化するように、BOC(1,1)用合成比率係数Gn11、BOC(6,1)用合成比率係数Gn61、および合成切替情報CSWnを与える。
追尾部320は、与えられたBOC(1,1)用合成比率係数Gn11、BOC(6,1)用合成比率係数Gn61、および合成切替情報CSWnにしたがって、コード位相を算出して、擬似距離算出部301へ出力する。擬似距離算出部301は、順次入力されるコード位相に基づいて上述のように擬似距離を算出する。これにより、擬似距離算出部301からは、異なるレプリカコードで相関処理された結果に基づく擬似距離が順次出力される。
マルチパス判定部305'は、順次擬似距離を記憶し、レプリカコードの異なる擬似距離同士を差分して、擬似距離差を算出する。そして、マルチパス判定部305'は、擬似距離差が「0」でなければ「マルチパス有り」と判定する。
なお、このような構成であっても、第2の実施形態のようなレプリカコードを合成後に相関処理する構成を用いてもよい。
なお、上述の各実施形態では、基準コードとサブキャリアとの組み合わせを変更することで、異なるレプリカコードを生成する例を示したが、基準コードに対してサブキャリアを組み合わせて形成したレプリカコードと、基準コードのみからなるレプリカコードとを用いるようにしてもよい。さらに、異なる基準コードからなるレプリカコードを用いて、複数のレプリカコードを生成してもよい。
また、上述の第1の実施形態や第2の実施形態では、合成比率を予め設定する例を示したが、第3の実施形態に示すように、適宜設定するようにしてもよい。
11−受信アンテナ、12−ダウンコンバータ、301〜303−擬似距離算出部、304−合成比設定部、305,305',306−マルチパス判定部、31−レプリカコード生成部、311−BOC(1,1)レプリカコード生成部、312−BOC(6,1)レプリカコード生成部、320,321,322,323−追尾部、331,332,333−相関処理部、341,342,343−合成部、351,352,353−コード位相算出部、3311,3312,3321,3322,3331,3332−相関器、3411,3412,3421,3422,3431,3432−可変増幅器、341P,342P,343P−加減算器、351,352,353−コード誤差算出部、

Claims (6)

  1. 受信信号とレプリカコードとの相関処理を行う相関処理部と、
    前記相関処理の結果に基づいてコード位相を算出するコード位相算出部と、
    前記コード位相により擬似距離を算出する擬似距離算出部と、
    前記擬似距離を用いてマルチパスが有ると判定するマルチパス判定部と、
    を備え、
    前記マルチパス判定部は、
    同一の基準コードに対して単一のサブキャリアが重畳されたレプリカコードもしくは異なる複数のサブキャリアが合成されたサブキャリアが重畳されたレプリカコードを用いて擬似距離を算出し、
    それぞれ異なる前記単一のサブキャリアもしくは前記合成されたサブキャリアに基づき算出された複数の擬似距離の差に基づいて、マルチパスが有ると判定する
    ルチパス検出装置。
  2. 受信信号とレプリカコードとの相関処理を行う相関処理部と、
    前記相関処理の結果に基づいてコード位相を算出するコード位相算出部と、
    前記コード位相により擬似距離を算出する擬似距離算出部と、
    基準コードであるレプリカコードを用いて算出された前記擬似距離と、該基準コードに対してサブキャリアが重畳されたレプリカコードを用いて算出された前記擬似距離とから算出される擬似距離の差に基づき、マルチパスが有ると判定するマルチパス判定部と、
    を備えたマルチパス検出装置。
  3. 前記相関処理部は、異なる3種類のレプリカコードにより相関処理を行い、
    前記マルチパス判定部は、前記擬似距離算出部により算出される前記3種類のレプリカコードにそれぞれ対応した擬似距離に基づいてマルチパス遅延量を算出する、請求項1または請求項2に記載のマルチパス検出装置。
  4. 前記相関処理部は、
    前記レプリカコードを構成する第1構成要素レプリカコードと前記受信信号との相関処理を行う第1相関器と、
    前記レプリカコードを構成する第2構成要素レプリカコードと前記受信信号との相関処理を行う第2相関器とを備え、
    前記コード位相算出部は、
    前記第1構成要素レプリカコードと前記受信信号との相関値と、前記第2構成要素レプリカコードと前記受信信号との相関値が、所定の合成比で合成された相関値に基づいて前記コード位相を算出する、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のマルチパス検出装置。
  5. 前記相関処理部は、
    第1構成要素レプリカコードおよび第2構成要素レプリカコードが所定の合成比で合成された前記レプリカコードと前記受信信号とを相関処理する相関器を備える、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のマルチパス検出装置。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のマルチパス検出装置を備え、前記相関処理部がGNSS受信信号とレプリカコードとの相関処理を行う、GNSS受信装置。
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