JPH0242374A - Determination of pseudo range from earth orbit satellite - Google Patents

Determination of pseudo range from earth orbit satellite

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JPH0242374A
JPH0242374A JP1150329A JP15032989A JPH0242374A JP H0242374 A JPH0242374 A JP H0242374A JP 1150329 A JP1150329 A JP 1150329A JP 15032989 A JP15032989 A JP 15032989A JP H0242374 A JPH0242374 A JP H0242374A
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satellite
frequency
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signal
point
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JP1150329A
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Japanese (ja)
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Peter F Macdoran
マックドーラン,ピーター フランク
Donovan J Spitzmesser
スピッツメッサー,ドノバン ジェイムズ
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    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S11/10Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using Doppler effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/10Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
    • B64G1/1021Earth observation satellites

Abstract

PURPOSE: To determine a pseudo range even without a knowledge about the modulation code sequence being carried on a signal by intercepting the modulated radio frequency signal having a predetermined frequency component transmitted from a satellite at a user station. CONSTITUTION: A user is located at a point 16 on the ground surface. In a global coordinate having an origin at the center 18 of the globe, the user point 16 is represented by → R and the position of a satellite 10 is represented by →ρs. The point 16 exists in an observation horizontal plane 20 intersecting a radial line 22 passing the center 18 perpendicularly. The satellite 10 located oppositely to the globe 12 on the plane 20 at a part of the orbit 14 shown by a solid line can be determined visually by a user at the point 16. User at the point 16 can intercept a radio signal from the satellite so long as the satellite 10 can be seen. Owing to a Doppler frequency shift, frequency fM being measured at the point 16 is maximized when the satellite 10 rises over the plane 20, minimized when goes below the blane 20 and equalized to a receiving frequency fT when the satellite 10 comes to a closest point.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プラットホーム位置ぎめ、即ち、地球座標系
に関連して点を追跡及び位置測定する方法に係わり、よ
り具体的には、地球軌道の送信人工衛星からの擬レンジ
を求める方法に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to platform positioning, i.e., a method of tracking and locating points with respect to an earth coordinate system, and more particularly to It concerns the method of finding the range.

[発明の背景] 米国海軍のTRANSIT航法衛星システムは、近地球
の極軌道を画く多数の衛星から成る。衛星はユーザ局に
向かって、衛星位置の推算表情報が変調されている15
0MHx及び400MH!の搬送波を送信する。ユーザ
は受信信号の周波数を測定し、ユーザによって観測され
たドツプラー周波数シフト及び衛星位置推算表情報に基
づき、送信衛星からのレンジを計算する。具体的には、
観測される衛星の位置及びその送信周波数が既知ならば
、衛星が受信局上を通過する際に15分以内に1点で衛
星から受信した信号のドツプラー周波数シフトは、地球
座標系における前記点の位置の決定を可能にする。TR
ANS ITの詳細は、1981年1月〜3月に刊行さ
れたジョーンズ・ホプキンズAPL テクニカル・ダイ
ジェストの第2巻、第1号、第3−13頁に掲載された
エイチ、デイ−、ブラック(H9D、B 1ack)の
論文“サテライト・フォア・アース・サーベイングeア
ンド拳オーシャン・ナビゲーティングに記載されている
BACKGROUND OF THE INVENTION The United States Navy's TRANSIT navigation satellite system consists of a number of satellites in near-Earth polar orbits. The satellite is modulated with satellite position estimator information toward the user station15.
0MHx and 400MH! transmit a carrier wave. The user measures the frequency of the received signal and calculates the range from the transmitting satellite based on the Doppler frequency shift observed by the user and the satellite ephemeris information. in particular,
If the position of the observed satellite and its transmission frequency are known, the Doppler frequency shift of the signal received from the satellite at one point within 15 minutes as the satellite passes over the receiving station is the Allows position determination. T.R.
Details of ANS IT can be found in the H9D Black (H9D) published in the Johns Hopkins APL Technical Digest, Volume 2, No. , B 1ack) in their paper “Satellites for Earth Surveillance and Ocean Navigation.”

遠地球の軌道を画く複数のコード化信号送信衛星から成
るNAVSTARグローバル・ポジショニング・システ
ムは、コードを割当てられている認可ユーザに対して、
TRANS ITよりもすぐれた精度及び融通性を提供
する。現時点では、軌道上に6個のNAVSTARLか
存在しないが、地球上のどの地点からでも4個の衛星が
見えるように配置された18個に増やすことが計画され
ている。各NAVSTAR衛星は、中心周波数が約15
75.42MHIの所謂LI帯域無線信号と、中心周波
数が約1227.6M H!であるL2帯域無線信号を
送信する。L、帯域は、Pコードと呼ばれる保護情報チ
ャンネルと、C/Aコードと呼ばれる粗取得チャンネル
とが両側波帯の形で変調されている抑圧搬送波り、を有
する。L2帯域は、Pコードが両側波帯の形で変調され
ている抑圧搬送波L2を有する。Pコード及びC/Aコ
ード・チャンネルはいずれも、所与のチップ・レートで
、即ち、Pコードの場合なら10.230MH!で、C
/Aコードの場合なら1.0230MH!で、二進情報
信号を搬送する。Pコード・シーケンスは、NAVST
ARシステムの認可ユーザだけに知られている。
The NAVSTAR Global Positioning System, which consists of multiple coded signal transmitting satellites in far-Earth orbit, allows authorized users assigned codes to:
Provides greater accuracy and flexibility than TRANS IT. Currently, there are only six NAVSTARLs in orbit, but plans are to increase the number to 18, with four satellites positioned so that they can be seen from any point on Earth. Each NAVSTAR satellite has a center frequency of approximately 15
The so-called LI band radio signal of 75.42MHI and the center frequency is about 1227.6M H! The L2 band wireless signal is transmitted. The L,band has a suppressed carrier on which a protection information channel, called the P code, and a coarse acquisition channel, called the C/A code, are modulated in the form of double sidebands. The L2 band has a suppressed carrier L2 on which the P code is modulated in a double sideband manner. Both P-code and C/A-code channels are available at a given chip rate, i.e. 10.230MH for P-code! So, C
/A code is 1.0230MH! and carries a binary information signal. The P code sequence is NAVST
Known only to authorized users of the AR system.

Pコード・シーケンスが判っているから、NAvSTA
Rの認可ユーザは、信号が光速で伝送されるという事実
に基づき、Pコード・シーケンスが衛星とユーザとの間
を通過するのに要する時間を測定することによって、観
測位置において衛星からの擬レンジを求めることができ
る。衛星からユーザまでの真のレンジは、擬レンジに、
例えば世界時整合クロックのような時間基準に対する衛
星クロックとユーザ・クロックのオフセットの差を加え
たものに等しい。こうして擬レンジを測定すれば、ユー
ザは、ユーザ・クロック及び衛星クロックのオフセット
を測定することができ、公知の技術により、プラットホ
ーム位置ぎめと呼ばれる一連の追跡及び位置測定を行な
うことができる。
Since the P code sequence is known, NAvSTA
Based on the fact that the signal is transmitted at the speed of light, authorized users of can be found. The true range from the satellite to the user is the pseudo range.
It is equal to the difference between the offset of the satellite clock and the user clock with respect to a time reference, such as the Universal Time Aligned Clock. Once the pseudorange has been determined, the user can measure the offset of the user clock and the satellite clock, and can perform a series of tracking and position measurements, called platform positioning, using known techniques.

Pコード・シーケンスを知らされていない者にとっては
、高精度の擬レンジを求めるためにNAVSTAR衛星
システムを同時利用することは不可能である。
For those not informed of the P-code sequence, it is impossible to simultaneously utilize the NAVSTAR satellite system to determine highly accurate pseudoranges.

[発明の要約] 本発明は、信号によって搬送される変調のコード・シー
ケンスを知らなくても、ユーザが人工送信衛星からの擬
レンジを求めることを可能にする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention allows a user to determine a pseudorange from a transmitting satellite without knowing the code sequence of the modulation carried by the signal.

衛星から送信され所与の周波数成分を有する変調無線周
波数信号が、ユーザ局において傍受される。
A modulated radio frequency signal transmitted from a satellite and having given frequency components is intercepted at a user station.

前記成分は、傍受信号から再生される。また、前記成分
の位相及び周波数が測定される。これらの測定及び他の
衛星からの同様の測定から、衛星の擬レンジを求めるこ
とができる。具体的には、傍受信号の測定された位相及
び周波数から分数位相が求められる。ドツプラー・レン
ジ値も衛星の測定周波数から求められる。ドツプラー・
レンジ値を所与の周波数の波長で除算し、整数及び剰余
を算出する。整数を分数位相に加算して、擬レンジに比
例する値を得る。
The components are recovered from the intercepted signals. Also, the phase and frequency of the components are measured. From these measurements and similar measurements from other satellites, the pseudorange of the satellite can be determined. Specifically, the fractional phase is determined from the measured phase and frequency of the intercepted signal. The Doppler range value is also determined from the satellite's measured frequency. Dotsupura・
Divide the range value by the wavelength of the given frequency and calculate the integer and remainder. Add an integer to the fractional phase to obtain a value proportional to the pseudorange.

擬レンジから、公知技術により種々のプラットホーム位
置ぎめ、例えば地球座標系中のユーザ点の位置ぎめ、固
定点に対するユーザの差分位置ぎめ、衛星位置ぎめ及び
イオン層校正などを行なうことができる。
From the pseudorange, various platform positionings can be performed using known techniques, such as positioning of the user point in the earth coordinate system, differential positioning of the user relative to a fixed point, satellite positioning, and ionosphere calibration.

[実施例の詳細な説明] 本発明は、他の種類の地球軌道の送信衛星システムにも
応用できるが、ここでは、本発明による擬レンジ測定に
極めて有用な信号を供給するNAVSTARグローバル
・ポジショニング・システムとの関連で以下に説明する
DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS Although the present invention is applicable to other types of earth-orbiting transmitting satellite systems, we will focus on the NAVSTAR Global Positioning System, which provides signals extremely useful for pseudoranging measurements in accordance with the present invention. This will be explained below in relation to the system.

第1図は、軌道14に沿って地球12を周回する送信N
AVSTAR衛星10を示す。地表上のユーザは、点1
6に位置する。地球の中心18を原点とする地球を基準
とする座標系において、ユーザ点16の一部から衛星1
0までの距離はρである。点16は、点16及び中心1
8を通る半径方向の線22と直交する観測水平面20内
に位置する。軌道14の実線部分で示すように、平面2
0の、地球12とは反対側に位置する軌道14の部分で
は、衛星10が点16におけるユーザから視認できる。
FIG. 1 shows a transmission N orbiting the earth 12 along an orbit 14.
AVSTAR satellite 10 is shown. The user on the ground is at point 1
Located at 6. In a coordinate system based on the earth with the origin at the center 18 of the earth, from a part of the user point 16 to the satellite 1
The distance to 0 is ρ. Point 16 is point 16 and center 1
8 is located in the observation horizontal plane 20 orthogonal to a radial line 22 passing through 8. As shown by the solid line portion of the trajectory 14, the plane 2
0, the portion of orbit 14 located opposite Earth 12, satellite 10 is visible to the user at point 16.

衛星10が見える間、点16におけるユーザは、衛星か
らの無線信号を傍受している。衛星lOからユーザまで
の距離1ρ1は、衛星が平面20よりも上方に来る時の
最大値から、半径方向線22を横切る時点、即ち、最接
近時点(TCA)における最小値に、さらに、(Rは必
ずしも衛星軌道平面内に位置しなくてもよいカリ衛星が
平面20よりも下に沈む時のもう1つの最大値に変化す
る。この関係を曲線24で示した。NAVSTARの場
合、このレンジは、約20.000.000mから25
.000.000mの間を変化する。ドツプラー周波数
シフトのため、点16で傍受される周波数は衛星IOか
ら送信される周波数とは異なり、衛星1Gが平面20よ
りも上方に昇る時での点16における測定周波数f。が
最大となり、衛星IOが平面20よりも下方に沈む時で
最小となり、衛星10が最接近時点に来ると送信周波数
(Tと同じになる。この関係及びドツプラー周波数の範
囲を曲線z6で示した。
While satellite 10 is visible, a user at point 16 is listening to radio signals from the satellite. The distance 1ρ1 from the satellite IO to the user ranges from a maximum value when the satellite is above the plane 20 to a minimum value at the time when it crosses the radial line 22, i.e. at the time of closest approach (TCA), and further as (R changes to another maximum value when the Kali satellite, which is not necessarily located within the satellite orbit plane, sinks below plane 20. This relationship is shown by curve 24. For NAVSTAR, this range is , from about 20.000.000m to 25
.. 000.000m. Due to the Doppler frequency shift, the frequency intercepted at point 16 is different from the frequency transmitted from satellite IO, and the measured frequency f at point 16 when satellite 1G rises above plane 20. becomes the maximum, becomes the minimum when the satellite IO sinks below the plane 20, and becomes the same as the transmission frequency (T) when the satellite 10 approaches the closest point. This relationship and the range of the Doppler frequency are shown by the curve z6. .

第2図は、点16においてユーザが傍受する信号の周波
数シフトに衛星位置が如何なる影響を及ぼ衛星及び点1
6を通る想像線との間の角度をaとして、cot aに
比例する。即ち、観測水平面より上方に昇ったばかりの
第1衛星は、角度al、即ち、約77°の位置にあり、
そのドツプラー周波数シフトは最大となる。最接近時点
における第2衛星は、その角度a2が900であり、ド
ツプラー周波数シフトが0である。最接近時点と観測水
平面の中間に位置する第3衛星は角度a3が約1t13
°であり、ドツプラー周波数シフトが負となる。一般に
、点16は、頂点が衛星位置にあって頂角の半分がaで
ある想像上の円錐面上に位置しなければならない。
Figure 2 shows how the satellite position affects the frequency shift of the signal intercepted by the user at point 16.
Let the angle between the imaginary line passing through 6 be a, and it is proportional to cot a. That is, the first satellite, which has just risen above the observation horizontal plane, is at an angle al, that is, approximately 77°,
Its Doppler frequency shift will be maximum. The second satellite at the moment of closest approach has an angle a2 of 900 and a Doppler frequency shift of 0. The angle a3 of the third satellite located between the point of closest approach and the observation horizontal plane is approximately 1t13
°, and the Doppler frequency shift is negative. In general, point 16 must be located on an imaginary conical surface whose apex is at the satellite position and whose apex angle is half a.

二次元の場合、2個の衛星の円錐が点IIlの位置を決
定するから、点16におけるドツプラー周波数シフト測
定により点16の位置を決定するには2個の衛星だけで
充分である。三次元の場合、受信側の周波数基準がNA
VSTAR衛星側の周波数基準と全く同じなら、3個の
衛星が必要である。
In the two-dimensional case, only two satellites are sufficient to determine the position of point 16 by a Doppler frequency shift measurement at point 16, since the cone of the two satellites determines the position of point IIl. In the case of 3D, the frequency standard on the receiving side is NA
If the frequency standard on the VSTAR satellite side is exactly the same, three satellites are required.

本発明の実施に際しては、衛星から送信される信号の任
意の周波数成分を再生する。本発明がいかにしてユーザ
から衛星までの擬レンジを求めるかを理解するためには
、両者間の距離が、選択周波数成分の波長の整数で表わ
される個数N及び分数で表わされる個数からなると考え
ればよい。以下に分数位相と呼称しφで示す、波長の一
部は、周波数IM及び選択成分の所与の点と基準信号と
の間の時間Tを測定することによって求められる。
In implementing the present invention, any frequency component of a signal transmitted from a satellite is regenerated. To understand how the present invention determines the pseudorange from the user to the satellite, consider that the distance between the two consists of an integer number N of wavelengths of the selected frequency component and a fractional number N. Bye. The portion of the wavelength, hereinafter referred to as the fractional phase and designated φ, is determined by measuring the frequency IM and the time T between a given point of the selected component and the reference signal.

具体的には、測定周波数IMに時間Tを乗算することに
より正確な分数位相φが得られる。精度は、選択成分の
波長に依存する。全波長の個数は、別々の衛星からの選
択成分のドツプラー周波数シフトを測定し、これに基づ
いて、以下にドツプラー・レンジρ。と呼称する総ドツ
プラー・レンジ値を公知のドツプラー測距技術によって
測定することにより求められる。擬レンジは、衛星とユ
ーザとの間の整数で表わされる波長個数と波長の一部と
の和である。従って、擬レンジは、下記式で表わすこと
ができる。
Specifically, by multiplying the measurement frequency IM by the time T, an accurate fractional phase φ can be obtained. Accuracy depends on the wavelength of the selected component. The total number of wavelengths is determined by measuring the Doppler frequency shift of selected components from separate satellites and based on this, the Doppler range ρ is determined below. The total Doppler range value, called , is determined by measuring the total Doppler range value by known Doppler ranging techniques. The pseudorange is the sum of the number of wavelengths expressed as an integer and a fraction of wavelengths between the satellite and the user. Therefore, the pseudorange can be expressed by the following formula.

ρ’ = (C/ IT)[IM −T十N]ここで、
ρ′は擬レンジ、Cは光速、 fTは衛星から送信され
る選択成分の真の周波数、IMはユーザによって傍受さ
れる選択成分の、ドツプラー周波数シフトを反映した測
定周波数、Tは時間、Nは全波長の数である。
ρ' = (C/ IT) [IM - T + N] where,
ρ' is the pseudorange, C is the speed of light, fT is the true frequency of the selected component transmitted by the satellite, IM is the measured frequency of the selected component intercepted by the user, reflecting the Doppler frequency shift, T is time, and N is the It is the number of total wavelengths.

総ドツプラー・レンジ値ρ。を選択成分の波長λで除算
することにより、波長の数Nと剰余が得られる。ドツプ
ラー・レンジρゎを得るための測定が、1/2波長より
も高い精度を提供するようになされるならば、波長の全
個数Nは正確であるが、剰余には不正確ざ、つまり、誤
差が含まれる。
Total Doppler range value ρ. By dividing N by the wavelength λ of the selected component, the number N of wavelengths and the remainder are obtained. If the measurements to obtain the Doppler range ρ are made to provide an accuracy higher than 1/2 wavelength, then the total number of wavelengths N is accurate, but the remainder is inaccurate, i.e. Contains errors.

原則的には、この剰余を切捨て、その代わりに、極めて
正確である分数位相φを波長の全数個Nに加えることに
より、正確な擬レンジρ′を得るが、精度は選択成分の
波長λに依存する。(なお、波長の全個数を得るには、
第4図との関連で後述するようにいくつかの測定値を捨
てるか、または商を切上げて次の全個数としなければな
らない。)第3図は、NAVSTAR衛星から送信され
る信号の選択成分を再生するための受信装置を示す。
In principle, by truncating this remainder and instead adding the extremely accurate fractional phase φ to the total number N of wavelengths, we obtain an accurate pseudorange ρ′, but the accuracy depends on the wavelength λ of the selected component. Dependent. (In addition, to obtain the total number of wavelengths,
Some measurements must be discarded or the quotient must be rounded up to the next total number, as described below in connection with FIG. ) FIG. 3 shows a receiving device for regenerating selected components of signals transmitted from NAVSTAR satellites.

便宜上NAVSTAR衛星から送信される信号の選択周
波数成分及びその特性を次の表に示す。
For convenience, the selected frequency components of the signals transmitted from the NAVSTAR satellites and their characteristics are shown in the following table.

選択成分  周波数  実効再生  ドツプラー(MH
り  波長(III)  拡がり1575.42  .
095   ±8.3kH!1227.6   .12
2   ±6.5kHzL1搬送波 L2搬送波 Pコード チップ・ レート1G、230  29.3   ±27H1C/
Aコード チップ・ レート   1.0230  293   ±2.7H
!NAVSTAR衛星から送信される信号は、アンテナ
30によって傍受される。すでに述べたように、この信
号は、Pコード・チャンネル及びC/Aコード・チャン
ネルが両側波帯形式に変調されている抑圧搬送波り、の
L1帯域と、Pコードが両側波帯形式に変調されている
抑圧搬送波L2のL2帯域とから成る。第3図において
アンダーラインを施した数は特記しない限りMHs単位
の指定場所における周波数である。括弧内の数は、フィ
ルタの通過帯域及び連携の遅延回路の時間遅延を表わす
。アンテナ30は、帯域フィルタ32及び増幅器34を
介して、L、帯域とL2帯域を分離する電力分割器36
の入力に接続する。周波数基準38は、例えばヒユーレ
ット・パラカードHP105のような比較的簡単な水晶
発振器でも間に合うが、衛星の周波数基準に同期化され
た、ヒユーレット・パラカードHP 5065Aのよう
な安定な原子時計から成る。周波数基準38は、受信機
において使用される8通りの異なる周波数を周波数逓倍
器及び分周器によって形成する周波数シンセサイザ40
に接続する。従って、図示のようにシンセサイザ40に
よって形成される8通りの周波数は、周波数基準38に
正確に同期する。周波数基準38はまた、世界時整合(
UTC)のクロック・タイムを提供する出力及び毎秒1
パルス(IPPS)を発生する出力を有するクロック4
1にも接続している。
Selected component Frequency Effective reproduction Doppler (MH
Wavelength (III) Spread 1575.42.
095 ±8.3kH! 1227.6. 12
2 ±6.5kHz L1 carrier L2 carrier P code chip rate 1G, 230 29.3 ±27H1C/
A code chip rate 1.0230 293 ±2.7H
! Signals transmitted from the NAVSTAR satellites are intercepted by antenna 30. As previously mentioned, this signal is connected to the L1 band of the suppressed carrier, on which the P code channel and the C/A code channel are modulated in double sideband form, and the L1 band on which the P code channel is modulated in double sideband form. and the L2 band of the suppressed carrier wave L2. The underlined numbers in FIG. 3 are frequencies at specified locations in MHs units unless otherwise specified. The numbers in parentheses represent the passband of the filter and the time delay of the associated delay circuit. The antenna 30 is connected via a bandpass filter 32 and an amplifier 34 to a power divider 36 that separates the L band and the L2 band.
Connect to the input of The frequency reference 38 consists of a stable atomic clock, such as the Hewlett-Paracard HP 5065A, synchronized to the satellite's frequency reference, although a relatively simple crystal oscillator such as the Hewlett-Paracard HP 105 would suffice, for example. The frequency reference 38 includes a frequency synthesizer 40 that uses frequency multipliers and dividers to form eight different frequencies for use in the receiver.
Connect to. Therefore, the eight frequencies produced by synthesizer 40 as shown are precisely synchronized to frequency reference 38. Frequency reference 38 also supports universal time alignment (
output that provides clock time (UTC) and 1 per second
Clock 4 with an output that generates pulses (IPPS)
It is also connected to 1.

電力分割器36の1つの出力から、L、帯域がフィルタ
42を介してミキサー44に供給され、該ミキサーにお
いて、シンセサイザ40からの信号の1つによって下方
変換される。ミキサー44の出力は、増幅器46を介し
て電力分割器48に接続する。
From the output of one of the power dividers 36, the L, bands are fed through a filter 42 to a mixer 44 where they are downconverted by one of the signals from the synthesizer 40. The output of mixer 44 is connected via amplifier 46 to power divider 48 .

L、搬送波成分は、電力分割器48の出力の2つをミキ
サー50に接続することによって再生される。
The L, carrier component is regenerated by connecting two of the outputs of power divider 48 to mixer 50.

ミキサー50の出力は、フィルタ52を介してミキサー
54に供給され、該ミキサー54においてシンセサイザ
40からの信号によって下方変換される。フィルタ52
の出力は、その中心を70.84MHIに設定され、L
I搬送波に現われるドツプラー周波散拡がりの2倍の範
囲を有し、従って実効再生波長は0、095mとなる。
The output of mixer 50 is fed through filter 52 to mixer 54 where it is downconverted by the signal from synthesizer 40 . Filter 52
The output of is set at its center at 70.84MHI and L
It has a range twice the Doppler frequency spread appearing in the I carrier wave, and therefore the effective reproduction wavelength is 0.095 m.

L、搬送波のドツプラー周波数シフト及び分数位相を呈
する低周波狭帯域の正弦波信号が、ミキサー54からL
1搬送波信号プロセッサ56に供給される。ドツプラー
周波数シフトが零の状態は、1OkHr正弦波の形で示
される。
L, a low frequency narrowband sinusoidal signal exhibiting a Doppler frequency shift and fractional phase of the carrier is output from mixer 54 to L.
1 carrier signal processor 56 . The condition with zero Doppler frequency shift is shown in the form of a 1 OkHr sine wave.

Pコード・チップ・レート成分は、電力分割器48の1
つの出力をミキサー58に直接接続すると共に電力分割
器48の別の出力を、Pコード−チップ・レートの1/
2周期に相当する時間遅延を導入する遅延回路60を介
してミキサー58に接続することによって再生される。
The P code chip rate component is one of the power dividers 48.
One output is connected directly to mixer 58 and another output of power divider 48 is connected to a
It is reproduced by connecting to the mixer 58 via a delay circuit 60 which introduces a time delay corresponding to two periods.

ミキサー58の出力は、フィルタ62を介してミキサー
64に供給され、該ミキサー64においてシンセサイザ
4Gからの信号によって下方変換される。フィルタ62
の出力は、Pコード・チップ・レートの正弦波である。
The output of mixer 58 is fed via filter 62 to mixer 64 where it is downconverted by the signal from synthesizer 4G. Filter 62
The output of is a sine wave at the P code chip rate.

Pコード・チップ・レート成分のドツプラー周波数シフ
ト及び分数位相を呈する低周波狭帯域の正弦波信号は、
ミキサー64からPコード・チップ・レート信号プロセ
ッサ66に供給される。
A low frequency narrowband sinusoidal signal exhibiting a Doppler frequency shift and fractional phase of the P-code chip rate component is:
From mixer 64 a P code chip rate signal processor 66 is provided.

C/Aコード・チップ・レート成分は、電力分割器48
の1つの出力をミキサー68に直接接続すると共に、電
力分割器48のさらに他の出力を、C/Aコード・チッ
プ・レートの1/2周期に相当する遅延を導入する遅延
回路70を介してミキサー68に接続することによって
再生される。ミキサー68の出力はフィルタ72を介し
てミキサー74に供給され、該ミキサー74においてシ
ンセサイザ40からの信号によって下方変換される。フ
ィルタ72の出力は、C/Aコード・チップ・レートの
正弦波である。C/Aコード・チップ・レート成分のド
ツプラー周波数シフト及び分数位相を呈する低周波波狭
帯域の正弦波信号が、ミキサー74からC/Aコード・
チップ・レート信号プロセッサ76に供給される。
The C/A code chip rate component is passed through power divider 48.
one output of the power divider 48 is connected directly to the mixer 68 and a further output of the power divider 48 is connected through a delay circuit 70 that introduces a delay corresponding to one-half period of the C/A code chip rate. It is played by connecting to mixer 68. The output of mixer 68 is fed through filter 72 to mixer 74 where it is downconverted by the signal from synthesizer 40. The output of filter 72 is a sine wave at the C/A code chip rate. A low frequency narrowband sinusoidal signal exhibiting a Doppler frequency shift and fractional phase of the C/A code chip rate component is output from mixer 74 to the C/A code chip rate component.
A chip rate signal is provided to processor 76.

電力分割器36の他方の出力から、フィルタ78を介し
てL2帯域がミキサー80に供給され、該ミキサー80
においてシンセサイザ40からの信号の1つによって下
方変換される。ミキサー80の出力は増幅器82を介し
て電力分割器84の入力に接続される。
The other output of power divider 36 supplies the L2 band through filter 78 to mixer 80 .
is downconverted by one of the signals from synthesizer 40 at . The output of mixer 80 is connected via amplifier 82 to the input of power divider 84 .

L2搬送波成分は、電力分割器84の出力の2つをミキ
サー86に接続することによって再生される。
The L2 carrier component is regenerated by connecting two of the outputs of power divider 84 to mixer 86 .

ミキサー86の出力はフィルタ88を介してミキサー9
0に供給され、該ミキサー90においてシンセサイザ4
0からの信号によって下方変換される。フィルタ88の
出力は、その中心が7G、84 MHIに設定され、L
2搬送波に現われるドツプラー周波数波がりの2倍の範
囲を有し、従って実効再生波長は0、I22mである。
The output of mixer 86 is passed through filter 88 to mixer 9.
0, and in the mixer 90 the synthesizer 4
It is down-converted by the signal from 0. The output of the filter 88 has its center set at 7G, 84 MHI, and L
It has a range twice that of the Doppler frequency wave appearing in two carrier waves, so the effective reproduction wavelength is 0, I22m.

L2搬送波のドツプラー周波数シフト及び分数位相を呈
する低周波狭帯域の正弦波信号が、ミキサー9θからL
2搬送波信号プロセッサ92に供給される。ドツプラー
周波数が零の状態は、lOkHw正弦波によって示され
る。
A low frequency narrowband sinusoidal signal exhibiting a Doppler frequency shift and fractional phase of the L2 carrier is transmitted from the mixer 9θ to the L2 carrier.
A two-carrier signal processor 92 is provided. The state of zero Doppler frequency is indicated by the lOkHw sine wave.

L2チャンネルのPコード・チップ・レート成分は、電
力分割器84の1つの出力をミキサー94に直接接続す
ると共に、電力分割器84の別の出力を、Pコード・チ
ップ・レートの1/2周期に相当する時間遅延を導入す
る遅延回路96を介してミキサー94に接続することに
よって再生される。ミキサー94の出力は、フィルタ9
8を介してミキサー10Gに供給され、該ミキサー10
0においてシンセサイザ40からの信号によって下方変
換される。フィルタ98の出力は、Pコード・チップ・
レートの正弦波である。Pコード・チップ・レート成分
のドツプラー周波数シフト及び分数位相を呈する低周波
狭帯域の正弦波信号が、ミキサー100からPコード・
チップ・レート信号プロセッサ102に供給される。
The P-code chip rate component of the L2 channel connects one output of power divider 84 directly to mixer 94 and connects another output of power divider 84 to 1/2 period of the P-code chip rate. is reproduced by connecting to mixer 94 through a delay circuit 96 that introduces a time delay corresponding to . The output of the mixer 94 is sent to the filter 9
8 to the mixer 10G, and the mixer 10
0 by the signal from synthesizer 40. The output of the filter 98 is the P code chip.
It is a sine wave of rate. A low frequency narrowband sinusoidal signal exhibiting a Doppler frequency shift and fractional phase of the P-code chip rate component is output from mixer 100 to the P-code chip rate component.
A chip rate signal is provided to processor 102.

第4図は、C/Aコード・チップ・レート成分に対し、
衛星104とユーザ106との間の距離、即ち、レンジ
を示す。C/Aコード成分の多数(NC/A )の全波
長λC/Aと、分数位相φC/Aが衛星104とユーザ
I[16の間に拡がる。分数位相φC/Aは測定され、
波長個数N e/Aは、総ドツプラー・レンジ値ρ。を
求めることによって決定される。
Figure 4 shows the C/A code chip rate component,
The distance, or range, between satellite 104 and user 106 is shown. The full wavelength λC/A and fractional phase φC/A of the majority (NC/A) of C/A code components extend between satellite 104 and user I[16. The fractional phase φC/A is measured,
The number of wavelengths N e/A is the total Doppler range value ρ. It is determined by asking for .

この場合、総ドツプラーーレンジ値ρ。は、Pコード・
チップ・レート成分のドツプラー周波数シフトから得ら
れる。なぜなら、振幅S/N比がlO:1なら、50m
またはそれ以下の精度、即ち、波長λC/Aの約1/6
の精度で求めることができるからである。総ドツプラー
・レンジ値ρ。の不確実性、即ち、起こり得る誤差を括
弧107によって示したが、これは総ドツプラー・レン
ジ値ρ。が括弧内のどこかに来ることを意味する。総ド
ツプラー・レンジ値ρ。をC/Aコード・チップ・レー
ト成分の波長λC/Aで除算することにより、整数と剰
余とから成る商を得る。原則として、剰余を切捨て、完
全波長の個数NC/Aとしての整数を分数位相φC/A
に加算することにより、正確な擬レンジ値ρ C/Aを
得る。もし剰余が、S/N比に依存する所与の値よりも
、例えば振幅S/N比10:1に対して波長λC/Aの
5/6よりも太き(、分数位相φC/Aが所与の値より
も、例えば振幅S/N比lO:1に対して波長λC/A
の1./6よりも小さければ、総ドツプラー・レンジ値
のこの特定の測定値を無視するかまたは、商に1を加算
することによって分数位相φC/Aに加算すべき全波長
の個数NC7Aを算出し、正確な擬レンジ値ρ C/^
を得る。振幅S/N比がIO:1なら、擬レンジ値ρ 
C/Aを5mまたはそれよりも高い精度で求めることが
できる。
In this case, the total Doppler range value ρ. is the P code.
It is obtained from the Doppler frequency shift of the chip rate component. Because if the amplitude S/N ratio is lO:1, then 50 m
or less precision, i.e. about 1/6 of the wavelength λC/A
This is because it can be determined with an accuracy of Total Doppler range value ρ. The uncertainty, or possible error, of the total Doppler range value ρ is indicated by bracket 107. means that it comes somewhere within the parentheses. Total Doppler range value ρ. By dividing λC/A by the wavelength λC/A of the C/A code chip rate component, a quotient consisting of an integer and a remainder is obtained. In principle, the remainder is rounded down and the integer as the number of complete wavelengths NC/A is calculated as the fractional phase φC/A
The accurate pseudorange value ρ C/A is obtained by adding to ρ C/A. If the remainder is thicker than a given value that depends on the signal-to-noise ratio, e.g., for an amplitude signal-to-noise ratio of 10:1 than 5/6 of the wavelength λC/A, the fractional phase φC/A is For example, for an amplitude S/N ratio lO:1, the wavelength λC/A
1. /6, ignore this particular measurement of the total Doppler range value or calculate the number of total wavelengths NC7A to be added to the fractional phase φC/A by adding 1 to the quotient; Accurate pseudorange value ρ C/^
get. If the amplitude S/N ratio is IO:1, the pseudorange value ρ
C/A can be determined with an accuracy of 5 m or better.

第5図は、第4図に関連して述べた演算を行なう信号プ
ロセッサ76を示す。ミキサー74(第3図)の出力は
、位相検知器108及び周波数カウンタ110に供給さ
れる。クロック41から発生する毎秒1パルスのタイミ
ングで現われるパルスに対するC/Aコード・チップ・
レート成分の位相は、位相検知器10gによって検知さ
れる。この成分の周波数は、クロック41の制御下に1
ppsインターバルの周波数カウンタ110によってカ
ウントされる。位相検知器108及び周波数カウンタ1
10は、乗算器+12に接続し、該乗算器はその出力に
おいて分数位相φC/Aを形成する。ミキサー64(第
3図)の出力は、周波数カウンタ114に接続する。
FIG. 5 shows a signal processor 76 that performs the operations described in connection with FIG. The output of mixer 74 (FIG. 3) is provided to phase detector 108 and frequency counter 110. C/A code chip for the pulse that appears at the timing of 1 pulse per second generated from the clock 41
The phase of the rate component is detected by a phase detector 10g. The frequency of this component is set to 1 under the control of clock 41.
It is counted by frequency counter 110 in pps intervals. Phase detector 108 and frequency counter 1
10 is connected to a multiplier +12, which forms the fractional phase φC/A at its output. The output of mixer 64 (FIG. 3) is connected to frequency counter 114.

周波数カウンタ 114の出力は、ドツプラー位置発見
器116に接続し、該発見器にはクロック41からのU
TCクロック・タイムも供給される。位置発見器116
としては、19112年2月刊行のマグナボックス・ド
キュメントMX−TM−3346−81、第10058
号に発表されたジー、ジエイ、ホア(G。
The output of the frequency counter 114 is connected to a Doppler position finder 116 which receives the U from the clock 41.
TC clock time is also provided. position finder 116
Magnavox Document MX-TM-3346-81, No. 10058, published in February 19112.
G, Jie, Hoa (G.

J、Hoar)の“サテライト・サーベイングに記載さ
れている原理に基づき、400M H!ではなく10.
23MHIでデータ処理を行なうマグナボックス150
2型のような市販装置を採用することができる。位置発
見器116は、総ドツプラー・レンジ値ρ。を決定する
。位置発見器11Gの出力は、整数発生器118に接続
し、整数発生器118は、波長λC/Aの全個数の値を
形成する。乗算器112の出力及び整数発生器の出力は
加算回路120に供給され、加算回路120の出力は乗
算器+22に送られ、この乗算器122において、分数
位相φC/Aと波長全個数N C/Aの合計値に、ドツ
プラー・シフトを伴わないC/Aコード・チップ・レー
ト成分周波数IC/^で除算した光速Cが乗算される。
Based on the principles described in "Satellite Surveying" by J. Hoar), 10.
Magnavox 150 performs data processing at 23MHI
A commercially available device such as Type 2 can be employed. The position finder 116 determines the total Doppler range value ρ. Determine. The output of the position finder 11G is connected to an integer generator 118, which forms a value for the total number of wavelengths λC/A. The output of the multiplier 112 and the output of the integer generator are supplied to an adder circuit 120, and the output of the adder circuit 120 is sent to a multiplier +22. In this multiplier 122, the fractional phase φC/A and the total number of wavelengths N C/ The sum of A is multiplied by the speed of light C divided by the C/A code chip rate component frequency IC/^ without Doppler shift.

第6図は、Pコード・チップ・レート成分の場合につい
て、衛星104とユーザ106との間の距離、即ち、レ
ンジを示す。Pコード・チップ・レート成分の多数(N
p)の完全波長λ、と、分数位相φ、が、衛星104と
ユーザ106の間に拡がっている。分数位相φ2が測定
され、波長個数Npは、Pコード・チップ・レート成分
波長λ、の1/6以下の精度のすでに得られた擬レンジ
値ρ C/^を利用することによって求められる。擬レ
ンジ値ρ C/Aの不確実性、即ち、起こり得る誤差を
、括弧内のどこかに来るという意味で括弧109で示し
た。擬レンジ値ρ C/AをPコード・チップ・レート
成分波長ねで除算することにより、波長全個数N、と剰
余から成る商を得る。原則として、この剰余を切捨て、
波長全個数Npとしての整数を分数位相φ、に加算する
ことにより、正確な擬レンジ値ρ′、を得る。もし剰余
がS/N比に依存する所与の値よりも、例えば振幅S/
N比lO:1として波長λ、の5/6よりも大きく、分
数位相φ、が所与の値よりも、例えば振幅S/N比10
:1として波長λ1の1/6よりも小さければ、総ドツ
プラー・レンジ値を無視するかまたは、商の整数に1を
加算して、分数位相φ、に加算すべき波長全個数Npを
得て、正確な擬レンジ値ρ′。
FIG. 6 shows the distance, or range, between satellite 104 and user 106 for the P code chip rate component. A large number of P-code chip rate components (N
p) full wavelength λ, and fractional phase φ, extend between satellite 104 and user 106. The fractional phase φ2 is measured and the number of wavelengths Np is determined by using the already obtained pseudorange value ρ C/^ with an accuracy of less than 1/6 of the P code chip rate component wavelength λ. The uncertainty, or possible error, of the pseudorange value ρ C/A is shown in parentheses 109, meaning that it falls somewhere within the parentheses. By dividing the pseudorange value ρ C/A by the P code chip rate component wavelength, a quotient consisting of the total number of wavelengths, N, and the remainder is obtained. In principle, this surplus is rounded down,
By adding an integer representing the total number of wavelengths Np to the fractional phase φ, an accurate pseudorange value ρ' is obtained. If the remainder is less than a given value depending on the S/N ratio, e.g. the amplitude S/
If the N ratio lO:1 is greater than 5/6 of the wavelength λ, and the fractional phase φ, is less than a given value, for example, the amplitude S/N ratio 10
:1, if it is smaller than 1/6 of the wavelength λ1, ignore the total Doppler range value or add 1 to the integer of the quotient to obtain the total number of wavelengths Np to be added to the fractional phase φ, , the exact pseudorange value ρ′.

を得なければならない。振幅S/N比がlO:1なら、
30cmの精度又はこれよりも高い精度で擬レンジ値ρ
′、を求めることができる。
must be obtained. If the amplitude S/N ratio is lO:1,
Pseudorange value ρ with an accuracy of 30 cm or higher
′, can be found.

第7図は、第6図に関連して述べた演算を行なう信号プ
ロセッサ66または信号プロセッサ1G2を示す。ミキ
サー64または同100(第3図)の出力が、位相検知
器124及び周波数カウンタ114(第5図)に供給さ
れる。クロック41から毎秒1パルスずつ発生するパル
スに対するPコード−チップ・レート成分の位相が、位
相検知器124によって検知される。この成分の周波数
は、クロック41の制御下にlPP5インターバルの周
波数カウンタ114によってカウントされる。位相検知
器124及び周波数カウンタ114は、その出力におい
て分数位相φ、を提示する乗算器126に接続する。乗
算器122(第5図)の出力は、波長λ、の個数を現わ
す値を形成する整数発生器128に接続する。乗算器1
26の出力及び整数発生器128の出力が加算回路13
0に供給され、加算回路130の出力が乗算器132に
供給され、該乗算器132において、分数位相φ、と波
長個数N、の和に、ドツプラー・シフトに伴わないPコ
ードφチップ番し−ト成分の周波数fpで光速Cを除算
した値が乗算される。
FIG. 7 shows a signal processor 66 or signal processor 1G2 that performs the operations described in connection with FIG. The output of mixer 64 or mixer 100 (FIG. 3) is provided to phase detector 124 and frequency counter 114 (FIG. 5). The phase of the P code-chip rate component relative to the pulses generated one pulse per second from clock 41 is detected by phase detector 124 . The frequency of this component is counted by a frequency counter 114 at lPP5 intervals under the control of a clock 41. The phase detector 124 and the frequency counter 114 are connected to a multiplier 126 which presents the fractional phase φ, at its output. The output of multiplier 122 (FIG. 5) is connected to an integer generator 128 which forms a value representing the number of wavelengths λ. Multiplier 1
26 and the output of the integer generator 128 are added to the adder circuit 13.
0, and the output of the adder circuit 130 is supplied to a multiplier 132, where the sum of the fractional phase φ and the number of wavelengths N is added to the P code φ chip number which is not accompanied by the Doppler shift. is multiplied by the value obtained by dividing the speed of light C by the frequency fp of the component.

第8図は、L搬送波成分の場合について衛星104とユ
ーザ106との間の距離、即ちレンジを示す。衛星10
4とユーザ1[16の間にはL搬送波成分の多数(r’
rt)の完全波長λ1と、分数位相φ。
FIG. 8 shows the distance, or range, between satellite 104 and user 106 for the L carrier component. satellite 10
4 and user 1[16 are a large number of L carrier components (r'
rt) complete wavelength λ1 and fractional phase φ.

が、衛星!04とユーザIQ6の間に拡がる。分数位相
φ、が測定され、波長個数Nt、は、L搬送波成分波長
λ、のl/6以下の精度のすでに求められた擬レンジ値
ρ′、を利用して決定される。擬レンジρ′、の不確実
性、即ち、起こり得る誤差は、括弧内のどこかに来るで
あろうという意味で括弧illで示した。ただし、23
G+1という比較的高いS/N比が必要である。擬レン
ジ値ρ′、をL搬送波成分波長λ、で除算することによ
り、波長全個数N、と剰余とから成る商を得る。原則と
して、剰余を切捨て、波長全個数NLとしての総数を分
数位相φ、に加算することによって正確な擬レンジ値ρ
′1を得る。もし剰余がS/N比に依存する所与の値よ
りも、例えば振幅S/N比が10:1なら波長λLの5
/6よりも大きく、分数位相φ、が所与の値よりも、例
えば振幅S/N比10:1として波長λ、のl/6より
も小さければ、総ドツプラー・レンジ値を無視するかま
たは、商の整数部分に1を加えて、分数位相φ1に加算
すべき波長全個数NLを得て、正確な擬レンジ値ρ5を
得なければならない。振幅S/N比がlQ:1なら、2
mmまたはこれよりも高い精度で擬レンジ値ρ′、を決
定することができる。
But a satellite! 04 and user IQ6. The fractional phase φ, is measured, and the number of wavelengths Nt, is determined using the previously determined pseudorange value ρ′, which has an accuracy of less than 1/6 of the L carrier component wavelength λ,. The uncertainty in the pseudorange ρ', ie, the possible error, is shown in parentheses to mean that it will fall somewhere within the parentheses. However, 23
A relatively high S/N ratio of G+1 is required. By dividing the pseudorange value ρ' by the L carrier component wavelength λ, a quotient consisting of the total number of wavelengths N and the remainder is obtained. In principle, an accurate pseudorange value ρ can be obtained by cutting off the remainder and adding the total number of wavelengths NL to the fractional phase φ.
'1 is obtained. If the remainder is less than a given value depending on the S/N ratio, for example, if the amplitude S/N ratio is 10:1, then 5 of the wavelength λL
/6 and the fractional phase φ, is smaller than a given value, e.g. less than l/6 of the wavelength λ, with an amplitude S/N ratio of 10:1, then ignore the total Doppler range value or , 1 is added to the integer part of the quotient to obtain the total number of wavelengths NL to be added to the fractional phase φ1, and an accurate pseudorange value ρ5 must be obtained. If the amplitude S/N ratio is lQ:1, then 2
The pseudorange value ρ' can be determined with an accuracy of mm or better.

第9図は、第8図に関連して述べた演算を行なう信号プ
ロセッサ56または同92を示す。ミキサー54または
同90(第3図)の出力は、位相検知器134及び周波
数カウンタ136に供給される。クロック41から毎秒
1パルスずつ発生するパルスに対するし搬送波の位相が
、位相検知器134によって検知される。この成分の周
波数は、クロック41の制御下にlPP5インターバル
の周波数カウンタH6によってカウントされる。位相検
知器134及び周波数カウンタ 136は、その出力に
分数位相φ、を形成する乗算器13gに接続する。乗算
器132(第7図)の出力は、波長λ、の全個数を現わ
す値を形成する整数発生器140に接続する。乗算器1
38の出力及び整数発生器140の出力が加算回路14
2に供給され、加算回路142の出力が乗算器144に
供給され、該乗算器144において、分数位相φ、と波
長全個数NLの和に、ドツプラー・シフトを伴わないし
搬送波成分周波数ILで光速Cを除算した値が乗算され
る。
FIG. 9 shows a signal processor 56 or 92 that performs the operations described in connection with FIG. The output of mixer 54 or mixer 90 (FIG. 3) is provided to phase detector 134 and frequency counter 136. The phase of the carrier wave relative to the pulses generated one pulse per second from the clock 41 is detected by the phase detector 134. The frequency of this component is counted by a frequency counter H6 at lPP5 intervals under the control of a clock 41. The phase detector 134 and the frequency counter 136 are connected to a multiplier 13g which forms a fractional phase φ, at its output. The output of multiplier 132 (FIG. 7) is connected to an integer generator 140 which forms a value representing the total number of wavelengths λ. Multiplier 1
38 and the output of the integer generator 140 are added to the adder circuit 14.
2, and the output of the adder circuit 142 is supplied to a multiplier 144, where the sum of the fractional phase φ and the total number of wavelengths NL is converted to the speed of light C without Doppler shift or at the carrier component frequency IL. is multiplied by the divided value.

再び第4図、第6図及び第8図を参照して説明する。分
数位相φはいかなる場合にも正確に測定されるが、そこ
にはあいまい性がある。即ち、分数位相φの外に、衛星
104とユーザ106を結ぶパス総長、即ち擬レンジρ
′を構成する全サイクルの個数Nがある。どの選択成分
の場合にも、分数位相測定はど正確ではないが、選択成
分波長の約1/6以内の精度で行なわれる測定によって
あいまい性を解決し、波長個数Nを正確に求めることが
できる。即ち、上記の例においては、C/Aチップ・レ
ート・コード成分のあいまい性をドツプラー位置測定に
よって解決し、Pコード・チップ・レート成分のあいま
い性をC/Aチップ・レート成分と関連する測定から得
られた擬レンジを利用することによって解決し、L搬送
波成分のあいまい性を、Pコード・チップ・レート成分
と関連する測定から得られた擬レンジを利用することに
よって解決する。
The explanation will be given again with reference to FIGS. 4, 6, and 8. Although the fractional phase φ is measured accurately in all cases, there is an ambiguity. That is, in addition to the fractional phase φ, the total path length connecting the satellite 104 and the user 106, that is, the pseudorange ρ
There is a total number N of cycles constituting '. For any selected component, fractional phase measurements are not very accurate, but measurements made with an accuracy within about 1/6 of the selected component wavelength can resolve the ambiguity and accurately determine the number of wavelengths N. . That is, in the above example, the ambiguity in the C/A chip rate code component is resolved by Doppler position measurements, and the ambiguity in the P code chip rate component is resolved by measurements associated with the C/A chip rate component. The ambiguity in the L carrier component is resolved by utilizing the pseudorange obtained from measurements associated with the P-code chip rate component.

上記位相検知器は、例えば、カウンタにパルスを供給す
る(例えば周波数5MHIの)クロック・パルス・ソー
スを含む所謂タイム・インターバル・カウンタである。
The phase detector is, for example, a so-called time interval counter that includes a clock pulse source (eg at a frequency of 5 MHI) supplying pulses to the counter.

このカウンタは、クロック41からのlPP5パルスが
供給されるとクロック・パルスのカウントを開始し、位
相を検知される成分の正側ゼロ交差時点にクロック・パ
ルスのカウントを停止する。同様に、上記周波数カウン
タは、所与の時間、例えばクロック41によって決定さ
れる1秒間に発生する選択成分のサイクル数をカウント
するカウンタからなる。
This counter starts counting clock pulses when supplied with the lPP5 pulse from clock 41 and stops counting clock pulses at positive zero crossings of the component whose phase is being sensed. Similarly, the frequency counter consists of a counter that counts the number of cycles of the selected component occurring in a given time, for example one second determined by the clock 41.

第10図は、整数発生器11gをより詳細に示す。FIG. 10 shows integer generator 11g in more detail.

(整数発生器128.140はこれと全く同じである。(The integer generators 128 and 140 are exactly the same.

)ドツプラー位置発見器116 (第7図では乗算器1
22、第9図では乗算器132)の出力が接続している
除算器170は、入力値を波長値λC/A  (第7図
ではλ2、第9図ではλ、)によって除算する。
) Doppler position finder 116 (multiplier 1 in FIG.
A divider 170 to which the output of the multiplier 132 (multiplier 132 in FIG. 9) is connected divides the input value by the wavelength value λC/A (λ2 in FIG. 7, λ in FIG. 9).

除算器170の出力は、伝送ゲート172及び隔離ゲー
ト174を介して加算回路120(第7図では+30゜
第9図では142)に接続する。除算器170の出力は
また、+1回路176、伝送ゲート178及び隔離ゲー
ト174を介して加算回路120(第7図では130、
第9図で142)に接続する。除算器170に供給され
るのと同じ信号が、閾値検知器1110にも供給される
。乗算器112(第7図では+26、第9図では138
)の出力が、閾値検知器182に供給される。閾値検知
器180及び同182の出力は、ANDゲート184の
入力に供給される。ANDゲート184の出力は、伝送
ゲート178の制御端子に直接接続しインバータ 18
6を介して伝送ゲート 172の制御端子に接続する。
The output of divider 170 is connected to adder circuit 120 (+30° in FIG. 7 and 142 in FIG. 9) via transmission gate 172 and isolation gate 174. The output of divider 170 is also connected to adder circuit 120 (130 in FIG. 7,
142) in FIG. The same signal provided to divider 170 is also provided to threshold detector 1110. Multiplier 112 (+26 in FIG. 7, 138 in FIG. 9)
) is provided to a threshold detector 182. The outputs of threshold detectors 180 and 182 are provided to the inputs of AND gate 184. The output of AND gate 184 is directly connected to the control terminal of transmission gate 178 and connected to inverter 18
6 to the control terminal of the transmission gate 172.

閾値検知器180及び同182、ANDゲート184並
びにインバータ186がデジタル制御回路であるのに対
して、除算器17G、+1回路176、伝送ゲート17
2及び同178、並びに隔離ゲート 174は、アナロ
グまたはデジタルの信号伝送回路である。閾値検知器1
80は、その入力に供給される信号が波長λC/Aの5
/6より大きい剰余を伴う商を表わす閾値より大きい場
合に、高い二進値を出力する。閾値検知器182は、そ
の人力に供給される信号が波長λC/Aの1/6以下の
分数位相を表わす場合に高い二進値を出力する。
Threshold detectors 180 and 182, AND gate 184, and inverter 186 are digital control circuits, whereas divider 17G, +1 circuit 176, and transmission gate 17
2 and 178, and isolation gate 174 are analog or digital signal transmission circuits. Threshold detector 1
80, the signal fed to its input is of wavelength λC/A.
Outputs a high binary value if it is greater than a threshold representing a quotient with a remainder greater than /6. Threshold detector 182 outputs a high binary value when the signal applied to it exhibits a fractional phase less than or equal to 1/6 of the wavelength λC/A.

この2つの条件が満たされると、ANDゲート184が
高い二進値を出力して伝送ゲート178を開放させ、除
算器170からの商の整数に1を加えたものを表わす値
を伝送させる。そうでなければ、伝送ゲート172が、
除算器170からの商の整数を表わす値を供給する。
When these two conditions are met, AND gate 184 outputs a high binary value causing transmission gate 178 to open and transmit a value representing the integer quotient from divider 170 plus one. Otherwise, the transmission gate 172
Provides a value representing the integer quotient from divider 170.

第5図、第7図及び第9図に示す信号及び成分は、アナ
ログでもデジタルでもよい。デジタルの場合、図示しな
いが、逐次タイミング回路を設ける。これらの演算は、
プログラムされたデジタル・コンピュータで行なうこと
もできる。
The signals and components shown in FIGS. 5, 7, and 9 may be analog or digital. In the case of digital, although not shown, a sequential timing circuit is provided. These operations are
It can also be done with a programmed digital computer.

e/Aコード・チャンネルを持たないL2帯域の選択成
分の場合、第4図及び第5図との関連で説明したように
、波長λ。7Aではなく波長λアの全個数N、の導出を
可能にするのに充分な精度で、Pコード成分のドツプラ
ー周波数シフトに基づいてドツプラー・レンジを求める
。この波長全個数Npを、C/Aコード・チップ番レー
ト成分ではなくPコード・チップ・レート成分の分数位
相φ、に加算する。この場合、C/Aコードの位相あい
まい性を解決する、50m精度での位置ぎめに必要な条
件ではなく波長λ、のl/6(5m)を解決するより高
いS/N比が必要となる。
For the selected component of the L2 band without an e/A code channel, the wavelength λ, as explained in connection with FIGS. 4 and 5. The Doppler range is determined based on the Doppler frequency shift of the P code component with sufficient accuracy to allow the derivation of the total number of wavelengths λA, N, rather than 7A. This total number of wavelengths Np is added to the fractional phase φ of the P code chip rate component instead of the C/A code chip number rate component. In this case, a higher signal-to-noise ratio is required to resolve the phase ambiguity of the C/A code, which is not the condition required for positioning with 50 m accuracy, but to resolve the wavelength λ, l/6 (5 m). .

指向性アンテナで複数の衛星からの信号を処理する際に
は、−度に1個の衛星からの信号だけが受信されるから
、プロセッサ56.66、76、92及び102のよう
な1組の信号プロセッサを設けるだけでよい。全方向性
アンテナを使用する場合、−度に観測される衛星、例え
ば4個の衛星のそれぞれに1組ずつ信号プロセッサを別
設しなければならない。異なる衛星から受信される信号
は、ドツプラー周波数シフトに起因する周波数差によっ
て弁別できる。例えば、<シ形フィルタによって互いに
分離することもできる。
When processing signals from multiple satellites with a directional antenna, a set of processors 56.66, 76, 92 and 102 is required, since only signals from one satellite are received at a time. It is only necessary to provide a signal processor. When an omnidirectional antenna is used, a separate set of signal processors must be installed for each of the satellites to be observed at a given time, for example, four satellites. Signals received from different satellites can be distinguished by frequency differences due to Doppler frequency shifts. For example, they can be separated from each other by a <C-shaped filter.

第11図は、差分位置ぎめ、即ち、地球座標系中の固定
点に対するユーザの位置ぎめに本発明を応用する場合を
示す。NAVSTAR衛星!50は、第1及び第2の固
定地上局に送信する。衛星150から第1局までの距離
を9重、第2局までの距離をρ2とする。第1局から衛
星までの単位ペクトへ ルをSとする。第1局から第2局までの基線ベクトルが
求める量Bである。第1固定局において、衛星信号は、
受信装置及び信号プロセッサ154に接続するアンテナ
152により傍受される。受信装置及び信号プロセッサ
154は、傍受信号の選択成分に対して周波数及びタイ
ム・インターバル値を取出し、この情報を送信線158
を介して遠隔のコンピュータ+56に送信する。ただし
、これらの値をタイム・タグすることにより、送信時に
情報がある程度遅延することがある。同様に、第2ユー
ザ局において、衛星信号は、受信装置及び信号プロセッ
サ162に接続するアンテナ160によって傍受される
。受信装置及び信号プロセッサ162は傍受信号の選択
成分に対して周波数及びタイム・インターバル値を取出
し、この情報を送信線164を介してコンピュータ 1
56に送信する。既知量S 11+R及びρ、1もまた
コンピュータ156に供給され、該コンピュータ156
は、そのリストを付録Aとして添付したコンピュータ・
プログラムにより、基線ベクトルBを形成する。同時に
観測される4個の衛星のそれぞれについて、コンピュー
タ+56は次の方程式を解く。
FIG. 11 illustrates the application of the invention to differential positioning, ie, positioning a user relative to a fixed point in the earth coordinate system. NAVSTAR satellite! 50 transmits to first and second fixed ground stations. Let the distance from the satellite 150 to the first station be 9 times, and the distance to the second station be ρ2. Let S be the unit distance from the first station to the satellite. The baseline vector from the first station to the second station is the amount B to be sought. At the first fixed station, the satellite signal is
It is intercepted by an antenna 152 that connects to a receiver and signal processor 154. A receiver and signal processor 154 extracts frequency and time interval values for selected components of the intercepted signal and transmits this information to a transmission line 158.
to remote computer +56. However, time-tagging these values may cause some delay in the information during transmission. Similarly, at the second user station, satellite signals are intercepted by an antenna 160 that connects to a receiving device and signal processor 162. A receiver and signal processor 162 extracts frequency and time interval values for selected components of the intercepted signal and transmits this information to the computer 1 via a transmission line 164.
Send to 56. The known quantities S 11+R and ρ,1 are also supplied to the computer 156 , which
has attached the list as Appendix A.
A baseline vector B is formed by a program. For each of the four satellites observed simultaneously, the computer +56 solves the following equation.

+CT  =C/I  (12T2 −  f+  T
t )+C/f  (N2 −N+  ) ただし、ΔTul第1局におけるクロックのオフセット
、ΔTU2は第2局におけるクロックのオフセット、T
TMは各局に入る信号ごとに異なる空中伝送媒質誤差、
IIは第1局における選択成分の測定周波数、T、は第
1局における選択成分の測定タイム・インターバル、1
2は第2局における選択成分の測定周波数、T2は第2
局における選択成分の測定タイム・インターバル、そし
てδ=Δρ−B2/2ρXである。受信装置及び信号プ
ロセッサ154.162は、第5図、第7図及び第9図
に関連して述べたような周波数カウンタ及び位相検知器
と共に、第3図に関連して述べた態様で構成される。
+CT = C/I (12T2 - f+ T
t ) + C/f (N2 - N+) However, ΔTul is the clock offset at the first station, ΔTU2 is the clock offset at the second station, T
TM is an air transmission medium error that differs for each signal entering each station.
II is the measurement frequency of the selected component at the first station, T is the measurement time interval of the selected component at the first station, 1
2 is the measurement frequency of the selected component at the second station, T2 is the second
The measurement time interval of the selected component at the station, and δ=Δρ−B2/2ρX. The receiver and signal processor 154, 162 is configured in the manner described in connection with FIG. 3, with frequency counters and phase detectors as described in connection with FIGS. 5, 7 and 9. Ru.

上述した本発明の実施例は、好ましい実施例として、か
つ本発明の詳細な説明する目的で提示したに過ぎず、本
発明の範囲がこの実施例に制約されるものではない。当
業者なら、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく種
々の変更態様を案出することがて゛きる。本発明の1つ
の特徴は、複数の衛星から変調無線信号を同時受信する
ことと、送信成分の周波数と比較するため前記信号から
成分を再生することだけを利用するドツプラー位置ぎめ
によって、擬レンジを求めることにある。前記比較によ
り、ユーザ位置を上述のように求めることができる。付
録Bとして本発明の説明を添付したが、その開示内容は
必要に応じて本願明細書に組み入れられる。
The embodiments of the present invention described above are merely presented as preferred embodiments and for the purpose of detailed explanation of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. Those skilled in the art will be able to devise various modifications without departing from the spirit and scope of the invention. One feature of the present invention is that pseudoranging is achieved by Doppler positioning, which utilizes only the simultaneous reception of modulated radio signals from multiple satellites and the recovery of components from said signals for comparison with the frequencies of the transmitted components. It lies in seeking. Through said comparison, the user position can be determined as described above. The description of the present invention is attached as Appendix B, the disclosure of which is incorporated into the present specification as appropriate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の説明に使用する関係及び用語を明ら
かにする目的で地球軌道の単一の人工衛星を示す説明図
であり、 第2図は、ドツプラー周波数シフトを明らかにするため
、地球を周回する3個の人工衛星を示す説明図であり、 第3図は、本発明の原理を組込んだ受信装置の概略ブロ
ック・ダイヤグラムであり、 第4図、第6図及び第8図は、本発明を説明するための
スケッチであり、 第5図、第7図及び第9図は、第3図の信号プロセッサ
の概略ブロック・ダイヤグラムであり、第10図は、第
5図、第7図及び第9図の整数発生器の概略ブロック・
ダイヤグラムであり、第11図は、本発明の原理を組込
んだ差分位置ぎめシステムの概略ダイヤグラムである。 10・・・送信NAVSTAR衛星 12・・・地球 
14・・・軌道 16・・・ユーザの点 1B・・・地
球の中心 2o・・・観測水平面 ρ・・・マーザから
衛星までの距離ρ、・・・観測水平面から衛星までの距
離 R・・・地球の半径 24・・・レンジ曲線 26
・・・ドツプラー周波数範囲を示す曲線 30・・・ア
ンテナ 104・・・衛星位置106・・・ユーザ位置
 112.122.126. N2. +38144・
・・乗算器 くへ
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a single satellite in Earth orbit for the purpose of clarifying the relationships and terminology used in the description of the present invention; FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing three artificial satellites orbiting the earth; FIG. 3 is a schematic block diagram of a receiving device incorporating the principles of the present invention; FIGS. 4, 6, and 8; FIG. is a sketch for explaining the present invention; FIGS. 5, 7, and 9 are schematic block diagrams of the signal processor of FIG. 3; and FIG. Schematic block diagram of the integer generator in Figures 7 and 9.
FIG. 11 is a schematic diagram of a differential positioning system incorporating the principles of the present invention. 10... Transmitting NAVSTAR satellite 12... Earth
14...Orbit 16...User's point 1B...Center of the earth 2o...Observation horizontal plane ρ...Distance from Marsa to the satellite ρ,...Distance from the observation horizontal plane to the satellite R...・Earth's radius 24...Range curve 26
... Curve showing the Doppler frequency range 30 ... Antenna 104 ... Satellite position 106 ... User position 112.122.126. N2. +38144・
・Go to multiplier

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ユーザから、所与の周波数の抑圧搬送波を有する
信号を搬送する無線周波数情報を送信する1つの地球軌
道の送信衛星までの擬レンジを求める方法であって、 ユーザの位置で信号を傍受し、 傍受信号から抑圧搬送波を再生し、 抑圧搬送波の位相を決定し、 所与の周波数に対する抑圧搬送波の周波数シフトを決定
する 段階から成ることを特徴とする方法。
(1) A method for determining a pseudorange from a user to a transmitting satellite in one earth orbit transmitting radio frequency information carrying a signal with a suppressed carrier of a given frequency, the method comprising intercepting the signal at the user's location. a method comprising the steps of: recovering a suppressed carrier from an intercepted signal; determining a phase of the suppressed carrier; and determining a frequency shift of the suppressed carrier for a given frequency.
(2)ユーザから、所与の周波数の成分を有する無線周
波数信号を送信する一つの送信衛星までの擬レンジを求
める方法であって、 ユーザの位置で各衛星から信号を傍受し、 傍受信号から前記成分を再生し、 前記成分の位相を測定し、 前記成分の周波数を測定する段階から成ることを特徴と
する方法。
(2) A method of determining the pseudorange from the user to one transmitting satellite that transmits a radio frequency signal having a given frequency component, in which the signal is intercepted from each satellite at the user's position, and the pseudorange is calculated from the intercepted signal. A method comprising the steps of: regenerating the component; measuring the phase of the component; and measuring the frequency of the component.
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