JP6305011B2 - Satellite signal tracking device - Google Patents

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Description

この発明は、高加速度で移動する移動体において、GPSを含む航法衛星からの衛星信号が弱い場合であっても、追尾可能な衛星信号追尾装置に関する。   The present invention relates to a satellite signal tracking device capable of tracking even in a case where a satellite moving from a navigation satellite including GPS is weak in a moving body moving at high acceleration.

例えば、カーナビゲーションシステムのようにGPS(Global Positioning System)を利用して、現在位置を取得するシステムの普及に伴って、屋内のように信号レベルが低い場所においても信号追尾ができる高感度の衛星信号追尾装置が求められている。   For example, as a car navigation system uses a GPS (Global Positioning System) to acquire a current position, a highly sensitive satellite that can perform signal tracking even in a place where the signal level is low, such as indoors. There is a need for a signal tracking device.

高感度化するためには、コヒーレント加算時間を長くする必要があり、受信機内部の周波数発振器を安定化する必要がある。そのために、併設されている無線装置の周波数など、安定した周波数の外部レファランスを利用して周波数発振器の周波数を補正する基準発振器周波数補正システムに関する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   In order to achieve high sensitivity, it is necessary to lengthen the coherent addition time, and it is necessary to stabilize the frequency oscillator inside the receiver. For this purpose, a technique related to a reference oscillator frequency correction system that corrects the frequency of a frequency oscillator by using an external reference having a stable frequency such as the frequency of a radio device provided therewith is known (see, for example, Patent Document 1). ).

また、外部に加速度計を併設して、衛星ごとの加速度を算出する無線周波数信号のトラッキング方法に関する技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。   Further, a technique related to a tracking method of a radio frequency signal for calculating an acceleration for each satellite with an accelerometer provided outside is known (see, for example, Patent Document 2).

さらに、受信したGPS信号から算出した加速度に応じてPLL(Phase Locked Loop)帯域幅を増加して加速度応答をよくする技術や(例えば、特許文献3参照。)、高加速度に対応させるために高次PLLループを使う技術が知られている(例えば、特許文献4参照。)。   Furthermore, a technique for increasing the PLL (Phase Locked Loop) bandwidth according to the acceleration calculated from the received GPS signal to improve the acceleration response (see, for example, Patent Document 3), or a high speed to cope with high acceleration. A technique using a next PLL loop is known (see, for example, Patent Document 4).

さらにまた、屋内の窓際等信号レベルが極めて弱い場合にも信号追尾するための技術が知られている(例えば、特許文献5参照。)。   Furthermore, a technique for tracking a signal even when the signal level is extremely weak, such as at an indoor window (see, for example, Patent Document 5).

特表2008−522157号公報Special table 2008-522157 gazette 特表2007−535839号公報Special Table 2007-535839 米国特許第5703597号明細書US Pat. No. 5,703,597 特表2002−500773号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-500773 特開2008−111684号公報JP 2008-111684 A

特許文献1に記載の技術は、併設されている無線装置の周波数など、安定した周波数の外部レファランスが必要であり、特許文献2に記載の技術は、外部の加速度計が必要である。   The technique described in Patent Document 1 requires an external reference having a stable frequency, such as the frequency of a radio device provided therewith, and the technique described in Patent Document 2 requires an external accelerometer.

特許文献3に記載の技術は、信号レベルが強く正しく移動体加速度を算出できる場合には有効であるが、信号レベルが弱い場合には、PLL帯域幅を増加することは更に雑音に追従しやすくなってしまい、追従することができなくなる。   The technique described in Patent Document 3 is effective when the signal level is strong and the mobile object acceleration can be calculated correctly, but when the signal level is weak, increasing the PLL bandwidth makes it easier to follow the noise. It becomes impossible to follow.

特許文献4に記載の技術は、信号レベルが強く、PLLのコヒーレント加算時間が短くできる場合にしか適用できないものである。すなわち、信号レベルが弱い場合には、高次部分の方が雑音の影響を受けやすく、正しく追従することができない。   The technique described in Patent Document 4 can be applied only when the signal level is strong and the coherent addition time of the PLL can be shortened. That is, when the signal level is weak, the higher-order part is more susceptible to noise and cannot follow correctly.

特許文献5に記載の技術は、1信号の場合を例示しているが、追尾回路は追尾する衛星数分(例えば10衛星以上)含む構成となってしまう。   Although the technique described in Patent Document 5 exemplifies the case of one signal, the tracking circuit includes a number of satellites to be tracked (for example, 10 satellites or more).

ここで、図3は、従来の衛星信号追尾装置の構成を示したものである。信号レベルが高い場合は、N1msコヒーレント加算器102、第1のコスタスループ演算器103により、周知のPLL制御で信号レベルに追尾する。ここで、N1は、具体的には例えば、1ms、4ms、5msである。   Here, FIG. 3 shows a configuration of a conventional satellite signal tracking device. When the signal level is high, the N1ms coherent adder 102 and the first Costas loop computing unit 103 track the signal level by well-known PLL control. Here, N1 is specifically, for example, 1 ms, 4 ms, and 5 ms.

また、信号レベルが低い、例えば、−140dBm以下である場合は、N2msコヒーレント加算器104、第2のコスタスループ演算器105により、周知のPLL制御で信号レベルに追尾する。衛星信号には、送信時刻や詳細軌道情報等のデータによる信号反転が加えられているので、コヒーレント加算時間N2としてはそのデータ反転が起こらない期間、すなわち、GPS信号であれば20msが選択される。   When the signal level is low, for example, −140 dBm or less, the N2ms coherent adder 104 and the second Costas loop computing unit 105 track the signal level by well-known PLL control. Since the signal inversion by data such as transmission time and detailed orbit information is added to the satellite signal, a period in which the data inversion does not occur, that is, 20 ms is selected as the GPS signal as the coherent addition time N2. .

この場合、コヒーレント加算時間を延ばすことにより、高感度化を図ることができるが、加速度状態において急激に周波数が変化した場合には、追尾することができない。そのため、一定周期毎に、例えば、100ms毎、500ms毎に、追尾周波数の近傍の複数の周波数候補を比較するとともに、現時点での周波数ずれ量測定を実施して、周波数ずれが閾値以上である場合には、第2のコスタスループ演算器105の周波数を補正するようになっている。   In this case, the sensitivity can be increased by extending the coherent addition time, but tracking cannot be performed when the frequency changes suddenly in the acceleration state. Therefore, when a plurality of frequency candidates in the vicinity of the tracking frequency are compared at regular intervals, for example, every 100 ms or every 500 ms, and the current frequency deviation amount is measured, and the frequency deviation is equal to or greater than a threshold value. In this case, the frequency of the second Costas loop calculator 105 is corrected.

移動体が高加速度状態を維持する場合においては、図4において追尾周波数1に示すように、周波数補正判定器107で周波数ずれがあると判定されて、周波数が補正されたタイミングでは、真の周波数に一致するが、その他では、真の周波数と一致しない。また、追尾周波数2に示すように、周波数ずれ量計測範囲を超過してしまうと、追尾が出来なくなってしまう。   When the moving body maintains a high acceleration state, as shown by the tracking frequency 1 in FIG. 4, it is determined that there is a frequency shift by the frequency correction determiner 107, and at the timing when the frequency is corrected, the true frequency is obtained. But otherwise does not match the true frequency. Moreover, as shown in the tracking frequency 2, if the frequency deviation amount measurement range is exceeded, tracking cannot be performed.

そこでこの発明の目的は、前記の課題を解決し、高加速度で移動する移動体において、GPSを含む航法衛星からの衛星信号が弱い場合であっても、追尾可能な衛星信号追尾装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a satellite signal tracking device that can solve the above-described problems and can track a mobile object that moves at high acceleration even when the satellite signal from a navigation satellite including GPS is weak. There is.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、高感度用のコヒーレント加算器と、前記コヒーレント加算器から出力された相関値からPLL周波数を算出するコスタスループ演算器と、周波数制御のために前記コスタスループ演算器に接続され、前記コスタスループ演算器によって算出したPLL周波数に基づいて最終周波数出力を算出する周波数変化量補正器と、一定期間の間、複数の周波数候補に関して相関計算を行い、真の周波数ずれ量を求める周波数ずれ測定器と、前記周波数ずれ測定器によって求めた周波数と、前記周波数変化量補正器によって算出した周波数を比較し、ずれが閾値以上であるか否かを判定する周波数補正判定器と、前記周波数ずれ測定器によって求めた周波数を記憶し、前回の記憶値と今回の測定値の差から周波数変化量を算出すると共に、前記周波数補正判定器から周波数変化量を更新するよう指示された場合は、前記周波数変化量補正器に与える周波数変化量を算出した値に変更する周波数変化量計測器と、を備え、前記コスタスループ演算器は、前記周波数補正判定器から周波数を補正するように指示された時はその周波数にPLL周波数を置き換え、前記周波数変化量補正器は、前記周波数変化量計測器から与えられる加速度状態における周波数変化量を加えて、コスタスループが行われる毎に最終周波数出力を算出し、前記周波数補正判定器は、前記ずれが閾値以上であると判定した場合は、前記コスタスループ演算器に対して周波数変更指示を出すと共に、前記周波数変化量計測器に対して周波数変化量を更新するよう指示する、ことを特徴とする衛星信号受信機である。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a high-sensitivity coherent adder, a Costas loop computing unit that calculates a PLL frequency from a correlation value output from the coherent adder, and frequency control. A frequency change amount corrector connected to the Costas loop arithmetic unit and calculating a final frequency output based on a PLL frequency calculated by the Costas loop arithmetic unit, and performing correlation calculation for a plurality of frequency candidates for a certain period of time. The frequency deviation measuring device for determining the true frequency deviation amount is compared with the frequency obtained by the frequency deviation measuring device and the frequency calculated by the frequency change amount correcting device to determine whether the deviation is equal to or greater than a threshold value. Store the frequency obtained by the frequency correction determiner and the frequency deviation measuring device, and calculate the difference between the previous stored value and the current measured value. A frequency change measuring device that calculates a wave number change amount and, when instructed to update the frequency change amount from the frequency correction determiner, changes the frequency change amount given to the frequency change amount corrector to a calculated value. When the Costas loop computing unit is instructed to correct the frequency from the frequency correction determiner, the Costas loop computing unit replaces the PLL frequency with the frequency, and the frequency change amount corrector measures the frequency change amount measurement. When the Costas loop is performed, the final frequency output is calculated by adding the frequency change amount in the acceleration state given from the device, and when the frequency correction determiner determines that the deviation is greater than or equal to the threshold value, Instructing the loop computing unit to change the frequency and instructing the frequency variation measuring instrument to update the frequency variation. A satellite signal receiver, characterized.

この発明では、コスタスループ演算器によって、周波数補正判定器から周波数を補正するように指示された時はその周波数にPLL周波数が置き換えられ、周波数制御のために前記コスタスループ演算器に接続された周波数変化量補正器によって、周波数変化量計測器から与えられる加速度状態における周波数変化量を加えて、コスタスループが行われる毎に最終周波数出力が算出され、周波数補正判定器によって、ずれが閾値以上であると判定された場合は、コスタスループ演算器に対して周波数変更指示が出されると共に、周波数変化量計測器に対して周波数変化量を更新するよう指示される。 In this invention, when the Costas loop arithmetic unit instructs the frequency correction determiner to correct the frequency, the PLL frequency is replaced with the frequency , and the frequency connected to the Costas loop arithmetic unit for frequency control. The change amount corrector adds the frequency change amount in the acceleration state given from the frequency change amount measuring instrument , and the final frequency output is calculated every time the Costas loop is performed . The deviation is equal to or greater than the threshold by the frequency correction determiner. When it is determined that the frequency change amount is instructed to the Costas loop computing unit, the frequency change amount measuring device is instructed to update the frequency change amount.

請求項1に記載の発明によれば、高加速度で移動する移動体において、GPSを含む航法衛星からの衛星信号が弱い場合であっても、追尾可能である。   According to the first aspect of the present invention, in a moving body that moves at high acceleration, tracking is possible even when the satellite signal from the navigation satellite including GPS is weak.

この発明の実施の形態に係る衛星信号追尾装置を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram showing a satellite signal tracking device according to an embodiment of the present invention. 図1の衛星信号追尾装置における追尾周波数の変化と、真の周波数の変化を説明するための図である。である。It is a figure for demonstrating the change of a tracking frequency and the change of a true frequency in the satellite signal tracking apparatus of FIG. It is. 従来の衛星信号追尾装置を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the conventional satellite signal tracking apparatus. 図3の追尾回路における追尾周波数の変化と、真の周波数の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the tracking frequency in the tracking circuit of FIG. 3, and the change of a true frequency.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

図1、図2はこの発明の実施の形態を示している。この実施の形態では、Global Positioning System(GPS)を含むGlobal Navigation Satellite System(GNSS)の衛星信号受信機における衛星信号追尾装置1を例として説明する。   1 and 2 show an embodiment of the present invention. In this embodiment, the satellite signal tracking device 1 in the satellite signal receiver of the Global Navigation Satellite System (GNSS) including the Global Positioning System (GPS) will be described as an example.

衛星信号追尾装置1は、例えば、レーシングカーのような高加速度状態が多い移動体に設置され、衛星信号を追尾するためのものである。衛星信号追尾装置1は、図1に示すように、主として、1ms相関回路10と、スイッチ11と、N1msコヒーレント加算器12と、第1のコスタスループ演算器13と、N2msコヒーレント加算器14と、第2のコスタスループ演算器15と、周波数変化量補正器16と、周波数ずれ測定器17と、周波数補正判定器18と、周波数変化量計測器19とを備えている。   The satellite signal tracking device 1 is installed in a moving body having a high acceleration state, such as a racing car, for tracking satellite signals. As shown in FIG. 1, the satellite signal tracking device 1 mainly includes a 1 ms correlation circuit 10, a switch 11, an N1 ms coherent adder 12, a first Costas loop calculator 13, an N2 ms coherent adder 14, A second Costas loop computing unit 15, a frequency change amount corrector 16, a frequency deviation measuring unit 17, a frequency correction determining unit 18, and a frequency change amount measuring unit 19 are provided.

1ms相関回路10は、従来のGPS信号受信機で使用されているものと同様の機能を有するものであり、1ms間のI加算相関値、Q加算相関値を出力する。ここで、GPS衛星からアンテナ(図示略)を介して受信した衛星信号はデジタル信号に変換されて、受信信号として1ms相関回路10に入力される。   The 1 ms correlation circuit 10 has the same function as that used in a conventional GPS signal receiver, and outputs an I addition correlation value and a Q addition correlation value for 1 ms. Here, a satellite signal received from a GPS satellite via an antenna (not shown) is converted into a digital signal and input to the 1 ms correlation circuit 10 as a received signal.

スイッチ11は、信号レベルに応じて追尾回路を切り替えるためのスイッチであり、信号レベルが高い場合は、N1msコヒーレント加算器12、第1のコスタスループ演算器13によって、周知のPLL制御で信号レベルに追尾するように回路を切り替える。ここで、コヒーレント加算時間N1msは、具体的には例えば、1ms、4ms、5msと設定する。また、信号レベルが低い、例えば、−140dBm以下である場合は、N2msコヒーレント加算器14、第2のコスタスループ演算器15によって、周知のPLL制御で信号レベルに追尾するように回路を切り替える。ここで、衛星信号には送信時刻や詳細軌道情報等のデータによる信号反転が加えられているので、コヒーレント加算時間N2は、データ反転が起こらない期間、すなわち、GPS信号の場合には20msと設定する。   The switch 11 is a switch for switching the tracking circuit in accordance with the signal level. When the signal level is high, the N1 ms coherent adder 12 and the first Costas loop calculator 13 are used to change the signal level to the signal level by well-known PLL control. Switch circuits to track. Here, the coherent addition time N1 ms is specifically set to 1 ms, 4 ms, and 5 ms, for example. When the signal level is low, for example, −140 dBm or less, the circuit is switched by the N2ms coherent adder 14 and the second Costas loop calculator 15 so that the signal level is tracked by well-known PLL control. Here, since the signal inversion by the data such as the transmission time and detailed orbit information is added to the satellite signal, the coherent addition time N2 is set to a period in which the data inversion does not occur, that is, 20 ms in the case of the GPS signal. To do.

N1msコヒーレント加算器12は、1ms相関回路10から1ms間のI加算相関値、Q加算相関値が出力される毎に、I加算相関値、Q加算相関値のコヒーレント加算を、N1ms、例えば、5ms間だけ行って、Iコヒーレント加算値、Qコヒーレント加算値を出力する。そして、Iコヒーレント加算値、Qコヒーレント加算値を出力し、その後の次回コヒーレント区間での積算のために内部加算結果をリセットする。   The N1 ms coherent adder 12 outputs a coherent addition of the I addition correlation value and the Q addition correlation value to N1 ms, for example, 5 ms each time an I addition correlation value and a Q addition correlation value are output from the 1 ms correlation circuit 10 for 1 ms. The I-coherent addition value and the Q-coherent addition value are output after the interval. Then, the I coherent addition value and the Q coherent addition value are output, and the internal addition result is reset for the subsequent integration in the next coherent interval.

N2msコヒーレント加算器14は、N1msコヒーレント加算器12と同様に、1ms相関回路10から1ms間のI加算相関値、Q加算相関値が出力される毎に、I加算相関値、Q加算相関値のコヒーレント加算を、衛星からの航法データの切替タイミング(エッジ情報)であるN2ms、例えば、20ms間だけ行って、Iコヒーレント加算値、Qコヒーレント加算値を出力する。N2msコヒーレント加算器12によって、I加算相関値、Q加算相関値をコヒーレント加算することによって、信号対雑音比(S/N比)が改善される。そして、Iコヒーレント加算値、Qコヒーレント加算値を出力し、その後の次回コヒーレント区間での積算のために内部加算結果をリセットする。   Similarly to the N1 ms coherent adder 12, the N2 ms coherent adder 14 outputs the I addition correlation value and the Q addition correlation value each time the 1 ms correlation circuit 10 outputs an I addition correlation value and a Q addition correlation value. Coherent addition is performed for N2 ms, which is the switching timing (edge information) of navigation data from the satellite, for example, for 20 ms, and an I coherent addition value and a Q coherent addition value are output. The signal-to-noise ratio (S / N ratio) is improved by coherently adding the I-added correlation value and the Q-added correlation value by the N2 ms coherent adder 12. Then, the I coherent addition value and the Q coherent addition value are output, and the internal addition result is reset for the subsequent integration in the next coherent interval.

このN2msコヒーレント加算器14には、実際の周波数変化の内、低周波成分しか現れない。例えば、コヒーレント加算時間N2msを20msとすると、周波数ずれ量が55Hzであったとしても、N2msコヒーレント加算器14では、50Hzの整数倍の周波数を引いた周波数ずれ量、すなわち、5Hzしか観測できないが、その低周波成分は正しく検出されるようになっている。   In the N2 ms coherent adder 14, only a low frequency component appears in the actual frequency change. For example, if the coherent addition time N2ms is 20 ms, even if the frequency deviation amount is 55 Hz, the N2ms coherent adder 14 can only observe a frequency deviation amount obtained by subtracting a frequency that is an integral multiple of 50 Hz, that is, 5 Hz. The low frequency component is correctly detected.

第2のコスタスループ演算器15は、N2msコヒーレント加算器14からの相関値を元に、第1のコスタスループ演算器13と同様に高感度のPLL周波数を算出する。   The second Costas loop calculator 15 calculates a high-sensitivity PLL frequency based on the correlation value from the N2 ms coherent adder 14 in the same manner as the first Costas loop calculator 13.

周波数変化量補正器16は、N2msコヒーレント加算器14では検出できない周波数変化量を、第2のコスタスループ演算器15からのPLL周波数に加えて最終周波数出力とする。これにより、1ms相関回路10での周波数差は、真の周波数と周波数変化量補正器16で補正された周波数変化量の差分である、低周波数成分のみとなり、N2msコヒーレント加算器14で周波数ずれが正しく検出され、結果として安定して周波数追尾をすることができるようになるものである。   The frequency change amount corrector 16 adds the frequency change amount that cannot be detected by the N2 ms coherent adder 14 to the PLL frequency from the second Costas loop calculator 15 and outputs the final frequency output. As a result, the frequency difference in the 1 ms correlation circuit 10 becomes only the low frequency component, which is the difference between the true frequency and the frequency change amount corrected by the frequency change amount corrector 16, and the frequency shift occurs in the N2 ms coherent adder 14. It is detected correctly, and as a result, frequency tracking can be performed stably.

周波数ずれ測定器17は、一定期間の間、例えば、100ms毎、500ms毎、複数の周波数候補に関して相関計算を行い、真の周波数ずれ量を求める。   The frequency deviation measuring device 17 performs correlation calculation for a plurality of frequency candidates for a certain period, for example, every 100 ms, every 500 ms, and obtains a true frequency deviation amount.

周波数補正判定器18は、周波数ずれ測定器17から得られた周波数F1と、周波数変化量補正器16からの周波数Foutを比較し、そのずれが閾値、例えば、10Hz以上である場合は、第2のコスタスループ演算器15に周波数変更指示を出すと共に、後述の周波数変化量計測器19に周波数変化量を更新するよう指示する。   The frequency correction determination unit 18 compares the frequency F1 obtained from the frequency deviation measuring unit 17 with the frequency Fout from the frequency variation correction unit 16, and if the deviation is a threshold value, for example, 10 Hz or more, the frequency correction determination unit 18 The Costas loop computing unit 15 is instructed to change the frequency, and the frequency variation measuring unit 19 described later is instructed to update the frequency variation.

周波数変化量計測器19は、周波数ずれ測定器17から得られる周波数F1を記憶して、前回の記憶値と今回の測定値との差から周波数変化量を算出する。周波数変化量計測器19は、周波数補正判定器18から周波数変化量の更新を指示された場合に、更新した周波数変化量を元に、コスタスループ系の制御周期分の値を求め、周波数変化量を周波数変化量補正器16に出力する。例えば、500ms毎に50Hzの変化が観測され、コスタスループが5ms毎に行なわれる場合は、コスタスループには0.5Hz/5msとなる値を設定する。   The frequency variation measuring device 19 stores the frequency F1 obtained from the frequency deviation measuring device 17, and calculates the frequency variation from the difference between the previous stored value and the current measured value. When the frequency change measuring device 19 is instructed to update the frequency change amount from the frequency correction determiner 18, the frequency change amount measuring device 19 obtains a value corresponding to the control cycle of the Costas loop system based on the updated frequency change amount, and the frequency change amount. Is output to the frequency change amount corrector 16. For example, when a change of 50 Hz is observed every 500 ms and the Costas loop is performed every 5 ms, a value of 0.5 Hz / 5 ms is set in the Costas loop.

次に、このような構成の衛星信号追尾装置1による衛星信号追尾方法および作用について説明する。   Next, the satellite signal tracking method and operation by the satellite signal tracking apparatus 1 having such a configuration will be described.

まず、衛星信号受信装置及び衛星信号追尾装置1の電源がONされ、衛星信号受信装置のアンテナで受信している衛星信号がサーチされる。そして、サーチによって衛星信号を捕捉すると、捕捉した衛星信号を追尾するために、上述の通りに周波数追尾が行われる。このとき、スイッチ11によって、信号レベルが高い場合は、N1msコヒーレント加算器12、第1のコスタスループ演算器13によって、信号レベルが追尾され、信号レベルが低い、例えば、−140dBm以下である場合は、N2msコヒーレント加算器14、第2のコスタスループ演算器15によって、信号レベルが追尾される。   First, the power of the satellite signal receiving device and the satellite signal tracking device 1 is turned on, and the satellite signal received by the antenna of the satellite signal receiving device is searched. When the satellite signal is acquired by the search, frequency tracking is performed as described above in order to track the acquired satellite signal. At this time, when the signal level is high by the switch 11, the signal level is tracked by the N1 ms coherent adder 12 and the first Costas loop calculator 13, and the signal level is low, for example, −140 dBm or less. N2ms coherent adder 14 and second Costas loop calculator 15 track the signal level.

以上のように、この衛星信号追尾装置1によれば、高加速度で移動する移動体において、GPSを含む航法衛星からの衛星信号が弱い場合であっても、追尾可能である。   As described above, according to the satellite signal tracking device 1, tracking is possible even in a moving body that moves at a high acceleration even when the satellite signal from the navigation satellite including the GPS is weak.

すなわち、1ms相関回路10での周波数差は、真の周波数と周波数変化量補正器16で補正された周波数変化量の差分である、低周波数成分のみとなり、N2msコヒーレント加算器14で周波数ずれが正しく検出され、結果として安定して周波数追尾をすることができるようになる。   That is, the frequency difference in the 1 ms correlation circuit 10 is only the low frequency component, which is the difference between the true frequency and the frequency change corrected by the frequency change corrector 16, and the frequency shift is correct in the N2 ms coherent adder 14. As a result, the frequency tracking can be stably performed.

また、周波数変化量計測器19は、周波数補正判定器18から周波数変化量の更新を指示された場合に、更新した周波数変化量を元に、コスタスループ系の制御周期分の値を求め、周波数変化量を周波数変化量補正器16に出力するので、常に安定して周波数追尾をすることができるようになる。   In addition, when the frequency change measuring device 19 is instructed to update the frequency change amount from the frequency correction determiner 18, the frequency change amount measuring device 19 obtains a value corresponding to the control period of the Costas loop system based on the updated frequency change amount. Since the change amount is output to the frequency change amount corrector 16, the frequency tracking can always be performed stably.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、周波数変化量計測器19は、周波数補正判定器18から指示された場合のみ変更するとしたが、常時変更しても、周波数変化量の変化が閾値以上の場合に変更してもよい。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above-described embodiment, the frequency variation measuring device 19 is changed only when instructed by the frequency correction determiner 18, but when the change in the frequency variation is equal to or greater than the threshold value even when constantly changed. It may be changed.

また、高感度用の周波数ずれ測定器17は1系統としたが、例えば100ms、500msの2系統用意して、信号レベルが比較的高い時は100ms系で周波数ずれ量計測範囲を広くして応答性をよくし、信号レベルが雑音レベルに近い場合は500ms系で周波数推定精度を上げる等、信号レベルに応じて選択するようにしてもよい。   Moreover, although the frequency deviation measuring instrument 17 for high sensitivity is one system, for example, two systems of 100 ms and 500 ms are prepared, and when the signal level is relatively high, the frequency deviation measuring range is widened in the 100 ms system and responds. If the signal level is close to the noise level, the selection may be made according to the signal level, such as increasing the frequency estimation accuracy in a 500 ms system.

周波数変化量計測器19では、前回からの変化から周波数変化を求めたが、信号レベルが低い場合には計測値の信頼度が低いので、信号レベルに応じたLPFを追加、または信号レベルに応じた重み付け(適用する周波数変化量=(信号レベルに対応した重み量)*(今回の周波数変化量計測値)などを行なってもよい。   In the frequency change amount measuring device 19, the frequency change is obtained from the change from the previous time, but when the signal level is low, the reliability of the measurement value is low, so an LPF corresponding to the signal level is added or the signal level is changed. Weighting (applied frequency change amount = (weight amount corresponding to signal level) * (current frequency change amount measurement value)) may be performed.

周波数変化量は周波数ずれ測定器17の出力のみで求めているが、信号レベルが高く、N1msコヒーレント加算器12、第1のコスタスループ演算器13が使われている状態での周波数変化量を別途測定しておき、信号レベルが低くなった時に用いられる周波数変化量の初期値をその測定値としてもよい。   The amount of frequency change is obtained only from the output of the frequency deviation measuring device 17, but the amount of frequency change in a state where the signal level is high and the N1ms coherent adder 12 and the first Costas loop calculator 13 are used is separately provided. The measured value may be the initial value of the amount of frequency change used when the signal level becomes low.

周波数補正判定器18から第2のコスタスループ演算器15への周波数変更指示は、周波数ずれが閾値以上と複数回継続して判定された場合としてもよい。   The frequency change instruction from the frequency correction determiner 18 to the second Costas loop calculator 15 may be a case where it is determined that the frequency deviation is continuously equal to or more than a threshold value plural times.

1 衛星信号追尾装置
10 1ms相関回路
12 N1msコヒーレント加算器
13 第1のコスタスループ演算器
14 N2msコヒーレント加算器
15 第2のコスタスループ演算器
16 周波数変化量補正器
17 周波数ずれ測定器
18 周波数補正判定器
19 周波数変化量計測器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Satellite signal tracking apparatus 10 1ms correlation circuit 12 N1ms coherent adder 13 1st Costas loop computing unit 14 N2ms coherent adder 15 2nd Costas loop computing unit 16 Frequency change amount corrector 17 Frequency deviation measuring device 18 Frequency correction determination 19 Frequency change measuring instrument

Claims (1)

高感度用のコヒーレント加算器と、
前記コヒーレント加算器から出力された相関値からPLL周波数を算出するコスタスループ演算器と、
周波数制御のために前記コスタスループ演算器に接続され、前記コスタスループ演算器によって算出したPLL周波数に基づいて最終周波数出力を算出する周波数変化量補正器と、
一定期間の間、複数の周波数候補に関して相関計算を行い、真の周波数ずれ量を求める周波数ずれ測定器と、
前記周波数ずれ測定器によって求めた周波数と、前記周波数変化量補正器によって算出した周波数を比較し、ずれが閾値以上であるか否かを判定する周波数補正判定器と、
前記周波数ずれ測定器によって求めた周波数を記憶し、前回の記憶値と今回の測定値の差から周波数変化量を算出すると共に、前記周波数補正判定器から周波数変化量を更新するよう指示された場合は、前記周波数変化量補正器に与える周波数変化量を算出した値に変更する周波数変化量計測器と、
を備え、
前記コスタスループ演算器は、前記周波数補正判定器から周波数を補正するように指示された時はその周波数にPLL周波数を置き換え、
前記周波数変化量補正器は、前記周波数変化量計測器から与えられる加速度状態における周波数変化量を加えて、コスタスループが行われる毎に最終周波数出力を算出し、
前記周波数補正判定器は、前記ずれが閾値以上であると判定した場合は、前記コスタスループ演算器に対して周波数変更指示を出すと共に、前記周波数変化量計測器に対して周波数変化量を更新するよう指示する、
ことを特徴とする衛星信号受信機。
A coherent adder for high sensitivity,
A Costas loop calculator that calculates a PLL frequency from the correlation value output from the coherent adder;
A frequency change amount corrector connected to the Costas loop computing unit for frequency control and calculating a final frequency output based on a PLL frequency calculated by the Costas loop computing unit;
A frequency deviation measuring device that performs correlation calculation for a plurality of frequency candidates for a certain period to obtain a true frequency deviation amount;
A frequency correction determiner that compares the frequency obtained by the frequency deviation measuring device with the frequency calculated by the frequency change amount corrector and determines whether the deviation is equal to or greater than a threshold value;
When the frequency obtained by the frequency deviation measuring device is stored, the amount of frequency change is calculated from the difference between the previously stored value and the current measured value, and the frequency correction amount is instructed to be updated by the frequency correction determiner Is a frequency change amount measuring device that changes the frequency change amount given to the frequency change amount corrector to a calculated value;
With
When the Costas loop calculator is instructed to correct the frequency from the frequency correction determiner, it replaces the PLL frequency with that frequency,
The frequency change amount corrector adds a frequency change amount in an acceleration state given from the frequency change amount measuring device, and calculates a final frequency output every time a Costas loop is performed ,
If the frequency correction determiner determines that the deviation is greater than or equal to a threshold, the frequency correction determiner issues a frequency change instruction to the Costas loop arithmetic unit and updates the frequency change amount to the frequency change amount measuring device. Instruct
A satellite signal receiver characterized by that.
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