JPH0371074B2 - - Google Patents
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- JPH0371074B2 JPH0371074B2 JP60039542A JP3954285A JPH0371074B2 JP H0371074 B2 JPH0371074 B2 JP H0371074B2 JP 60039542 A JP60039542 A JP 60039542A JP 3954285 A JP3954285 A JP 3954285A JP H0371074 B2 JPH0371074 B2 JP H0371074B2
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- Japan
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- satellite
- vehicle
- code
- carrier frequency
- gps
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
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- Navigation (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は自動車用GPS航法装置に関し、一層
詳細には自動車に搭載されて、当該自動車の位置
を測定するためのGPS受信機において、GPS衛
星からの電波の受信が障害物により中断され、そ
の後、その障害から取り除かれた時、当該衛星電
波を直ちに捕捉し、速やかに当該自動車の位置を
測定可能とする自動車用GPS航法装置に関する。
詳細には自動車に搭載されて、当該自動車の位置
を測定するためのGPS受信機において、GPS衛
星からの電波の受信が障害物により中断され、そ
の後、その障害から取り除かれた時、当該衛星電
波を直ちに捕捉し、速やかに当該自動車の位置を
測定可能とする自動車用GPS航法装置に関する。
船舶や航空機のような時々刻々移動する利用者
に対し、複数個の人工衛星から電波送給してその
現在位置、走行速度等を確認乃至決定するため
に、近年、GPS（Global Positioning System）
測位装置の有用性が注目を浴びている。この
GPS測定装置は、 全世界でいつでも連続して利用できる、 位置速度の測定精度が極めて高い、 利用者数に制限がない 等の特徴を備えている。
に対し、複数個の人工衛星から電波送給してその
現在位置、走行速度等を確認乃至決定するため
に、近年、GPS（Global Positioning System）
測位装置の有用性が注目を浴びている。この
GPS測定装置は、 全世界でいつでも連続して利用できる、 位置速度の測定精度が極めて高い、 利用者数に制限がない 等の特徴を備えている。
このような観点からすれば、GPS測定装置を
利用する客体は、船舶、航空機に限ることなく自
動車もその対象となつて然るべきである。特に、
都市部の交通の混雑を回避し短時間に自らの現在
位置を確認し、目的地までの迂回路を発見する等
に利用できれば、時間的、経済的に頗る大きな効
果が得られよう。
利用する客体は、船舶、航空機に限ることなく自
動車もその対象となつて然るべきである。特に、
都市部の交通の混雑を回避し短時間に自らの現在
位置を確認し、目的地までの迂回路を発見する等
に利用できれば、時間的、経済的に頗る大きな効
果が得られよう。
一般的に、GPS測位装置は３個以上の衛星を
利用する。これらの人工衛星に夫々高精度の原子
時計等が搭載されているが、一方、受信側ではこ
のような高価な時計装置は配備されてはいない。
従つて、受信側の時刻情報には時計オフセツトが
出てくる。そこで、受信側では人工衛星からの電
波を同時に受信し、各衛星と受信点との間の受信
機の時計オフセツトを含んだ擬似距離データと各
受信衛星の位置データにより受信点の位置を計算
し表示する。
利用する。これらの人工衛星に夫々高精度の原子
時計等が搭載されているが、一方、受信側ではこ
のような高価な時計装置は配備されてはいない。
従つて、受信側の時刻情報には時計オフセツトが
出てくる。そこで、受信側では人工衛星からの電
波を同時に受信し、各衛星と受信点との間の受信
機の時計オフセツトを含んだ擬似距離データと各
受信衛星の位置データにより受信点の位置を計算
し表示する。
ところが、周知の通り、都市部、山間部におい
てはトンネル等の電波遮蔽物が存在している。従
つて、都市部、山間部のトンネル等の中では、
GPSに属する人工衛星からの所定数の電波が前
記電波遮蔽物により当該自動車に到達することを
阻止され、このために利用者自体の現在地点の確
認が困難となる場合がある。例えば、第１図に示
すように、GPS受信機を自動車に搭載して走行
する際、車輛２が道路４からトンネル６内の道路
にさしかかると、図示しない衛星からの電波の受
信が中断し、その後電波遮蔽物から抜け出しても
衛星からの疑似雑音信号（PNコード）と受信機
内の信号との同期がすぐにはとれないので、電波
遮蔽物から自動車が出た後に直ちにこの衛星電波
を再捕捉することが困難となる。すなわち、再び
受信可能となつた時に、受信中断直前に測定した
受信キヤリヤ周波数とPNコード（疑似雑音信
号）の位相の近くを掃引して捕捉しても、衛星電
波の受信中断の間に車輛は実線で示すように地点
Ａより地点Ｂまで走行している。従つて、衛星か
らの電波を再受信した地点Ｂの受信位置と受信中
断直前の受信位置とは当然に異なつている。この
ために、受信中断直前に測定した受信キヤリヤ周
波数、PNコードの位相と再び受信可能となつた
時点の受信キヤリヤ周波数、PNコードの位相と
の間に誤差が生じ、衛星電波の再捕捉に時間がか
かり、受信可能となつた位置における車輛の測位
が直ちに実行することができないという難点が存
在している。
てはトンネル等の電波遮蔽物が存在している。従
つて、都市部、山間部のトンネル等の中では、
GPSに属する人工衛星からの所定数の電波が前
記電波遮蔽物により当該自動車に到達することを
阻止され、このために利用者自体の現在地点の確
認が困難となる場合がある。例えば、第１図に示
すように、GPS受信機を自動車に搭載して走行
する際、車輛２が道路４からトンネル６内の道路
にさしかかると、図示しない衛星からの電波の受
信が中断し、その後電波遮蔽物から抜け出しても
衛星からの疑似雑音信号（PNコード）と受信機
内の信号との同期がすぐにはとれないので、電波
遮蔽物から自動車が出た後に直ちにこの衛星電波
を再捕捉することが困難となる。すなわち、再び
受信可能となつた時に、受信中断直前に測定した
受信キヤリヤ周波数とPNコード（疑似雑音信
号）の位相の近くを掃引して捕捉しても、衛星電
波の受信中断の間に車輛は実線で示すように地点
Ａより地点Ｂまで走行している。従つて、衛星か
らの電波を再受信した地点Ｂの受信位置と受信中
断直前の受信位置とは当然に異なつている。この
ために、受信中断直前に測定した受信キヤリヤ周
波数、PNコードの位相と再び受信可能となつた
時点の受信キヤリヤ周波数、PNコードの位相と
の間に誤差が生じ、衛星電波の再捕捉に時間がか
かり、受信可能となつた位置における車輛の測位
が直ちに実行することができないという難点が存
在している。
本発明は前記の種々の不都合を克服するために
なされたものであつて、GPSを構成する衛星か
らの電波の受信が中断することによつてGPSに
よる測位が不能になつた際、自動車に装着した磁
気方位計、距離計等から得られるデータにより推
測位置測定装置からの推測位置データ並びに受信
中断直前におけるGPSの測位置データを演算処
理し、再び衛星電波から受信可能となつた際の自
動車の推測位置等を用いて、受信不能期間に変化
したGPSの受信キヤリヤ周波数、PNコード位相
を予測し、衛星からの電波の再捕捉を最短時間で
行うとともに衛星による測位中断時間を可及的に
短くすることを可能にした自動車用GPS航法装
置を提供することを目的とする。
なされたものであつて、GPSを構成する衛星か
らの電波の受信が中断することによつてGPSに
よる測位が不能になつた際、自動車に装着した磁
気方位計、距離計等から得られるデータにより推
測位置測定装置からの推測位置データ並びに受信
中断直前におけるGPSの測位置データを演算処
理し、再び衛星電波から受信可能となつた際の自
動車の推測位置等を用いて、受信不能期間に変化
したGPSの受信キヤリヤ周波数、PNコード位相
を予測し、衛星からの電波の再捕捉を最短時間で
行うとともに衛星による測位中断時間を可及的に
短くすることを可能にした自動車用GPS航法装
置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明はGPS
を構成する複数個の人工衛星からの電波を選択的
に捕捉して自動車の位置を測定する位置測定用受
信機と、 GPS衛星からの電波の受信が電波遮蔽物によ
り中断される寸前までに得られた測定位置データ
と、当該自動車の走行速度と方位とを検出する推
測航法センサからの出力データとから前記電波遮
蔽物の影響範囲から出て前記GPS衛星からの電
波を再度受信した時点の自動車の推測位置を演算
する推測位置測定装置と、 前記位置測定用受信機と前記推測位置測定装置
とからの信号に基づき、衛星からの電波を再受信
した時の衛星電波のキヤリヤ周波数およびPNコ
ードの位相を演算するキヤリヤ周波数／PNコー
ド位相演算器とからなり、 少なくとも前記推測位置測定装置からの当該自
動車の推測位置データと衛星電波中断寸前の受信
位置データとに基づき、前記キヤリヤ周波数／
PNコード位相演算器によつて、衛星からの電波
を再受信した時の衛星電波のキヤリヤ周波数およ
びPNコードの位相を演算し、前記位相測定用受
信機内のキヤリヤ周波数およびPNコードの位相
を当該自動車の現在位置のデータに一致させるよ
うにしたことを特徴とする。
を構成する複数個の人工衛星からの電波を選択的
に捕捉して自動車の位置を測定する位置測定用受
信機と、 GPS衛星からの電波の受信が電波遮蔽物によ
り中断される寸前までに得られた測定位置データ
と、当該自動車の走行速度と方位とを検出する推
測航法センサからの出力データとから前記電波遮
蔽物の影響範囲から出て前記GPS衛星からの電
波を再度受信した時点の自動車の推測位置を演算
する推測位置測定装置と、 前記位置測定用受信機と前記推測位置測定装置
とからの信号に基づき、衛星からの電波を再受信
した時の衛星電波のキヤリヤ周波数およびPNコ
ードの位相を演算するキヤリヤ周波数／PNコー
ド位相演算器とからなり、 少なくとも前記推測位置測定装置からの当該自
動車の推測位置データと衛星電波中断寸前の受信
位置データとに基づき、前記キヤリヤ周波数／
PNコード位相演算器によつて、衛星からの電波
を再受信した時の衛星電波のキヤリヤ周波数およ
びPNコードの位相を演算し、前記位相測定用受
信機内のキヤリヤ周波数およびPNコードの位相
を当該自動車の現在位置のデータに一致させるよ
うにしたことを特徴とする。
次に、本発明に係る自動車用GPS航法装置に
ついて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照し
ながら以下詳細に説明する。
ついて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照し
ながら以下詳細に説明する。
第２図において、参照符号１０は自動車を示
し、この自動車１０には、図において一点鎖線で
囲繞するように、GPS位置測定用受信機１１と、
推測位置測定装置１３と、後述するキヤリヤ周波
数／PNコード位相演算器４６とが搭載されてい
る。推測位置測定装置１３はGPS衛星（図示せ
ず）から送信される電波を受信するアンテナ１２
と磁気方位計１４と距離計１８とを有する。この
場合、前記磁気方位計１２と距離計１８とは推測
航法センサを構成する。GPS位置測定用受信器
１１を構成するアンテナ１２の出力側は周波数変
換器２０の一方の入力端子に接続され、この周波
数変換器２０の他方の入力端子には基準発振器２
２からの出力信号を逓倍する逓倍器２４からの出
力が導入されるよう構成されている。周波数端変
換器２０の出力側は増幅器２１に接続され、この
増幅器２１の出力側は相関器２６の一方の入力端
子に接続され、この相関器２６の他方の入力端子
にはPNコード発生器２８の出力側が接続されて
いる。相関器２６の出力側は帯域フイルタ２７に
接続され、この帯域フイルタ２７の出力側は位相
検波器３０の一方の入力端子に接続される。前記
位相検波器３０の他方の入力端子にはキヤリヤ
NCO（キヤリヤ Numerical Controlled
Oscillater）３２の出力端子が接続されている。
位相検波器３０の出力側は、一方において、受信
制御演算器３４に接続されるとともに、他方にお
いて、分岐して受信位置演算器３６の一方の入力
側に接続される。受信制御演算器３４は３つの出
力端子を有し、その中の１つはキヤリヤNCO３
２に出力を送給するキヤリヤ周波数設定切替器３
８の１つの入力端子に接続し、第２の出力端子は
PNコード発生器２８に出力を与えるPNコード
位相設定切替器４０の１つの入力端子に接続して
いる。さらにまた、第３番目の出力端子は分岐し
てキヤリヤ周波数設定切替３８とPNコード位相
設定切換器４０にその出力を供給するよう構成し
ている。
し、この自動車１０には、図において一点鎖線で
囲繞するように、GPS位置測定用受信機１１と、
推測位置測定装置１３と、後述するキヤリヤ周波
数／PNコード位相演算器４６とが搭載されてい
る。推測位置測定装置１３はGPS衛星（図示せ
ず）から送信される電波を受信するアンテナ１２
と磁気方位計１４と距離計１８とを有する。この
場合、前記磁気方位計１２と距離計１８とは推測
航法センサを構成する。GPS位置測定用受信器
１１を構成するアンテナ１２の出力側は周波数変
換器２０の一方の入力端子に接続され、この周波
数変換器２０の他方の入力端子には基準発振器２
２からの出力信号を逓倍する逓倍器２４からの出
力が導入されるよう構成されている。周波数端変
換器２０の出力側は増幅器２１に接続され、この
増幅器２１の出力側は相関器２６の一方の入力端
子に接続され、この相関器２６の他方の入力端子
にはPNコード発生器２８の出力側が接続されて
いる。相関器２６の出力側は帯域フイルタ２７に
接続され、この帯域フイルタ２７の出力側は位相
検波器３０の一方の入力端子に接続される。前記
位相検波器３０の他方の入力端子にはキヤリヤ
NCO（キヤリヤ Numerical Controlled
Oscillater）３２の出力端子が接続されている。
位相検波器３０の出力側は、一方において、受信
制御演算器３４に接続されるとともに、他方にお
いて、分岐して受信位置演算器３６の一方の入力
側に接続される。受信制御演算器３４は３つの出
力端子を有し、その中の１つはキヤリヤNCO３
２に出力を送給するキヤリヤ周波数設定切替器３
８の１つの入力端子に接続し、第２の出力端子は
PNコード発生器２８に出力を与えるPNコード
位相設定切替器４０の１つの入力端子に接続して
いる。さらにまた、第３番目の出力端子は分岐し
てキヤリヤ周波数設定切替３８とPNコード位相
設定切換器４０にその出力を供給するよう構成し
ている。
次に、基準発振器２２の出力側とPNコード発
生器２８の出力側は疑似距離計測器４２に接続さ
れ、この疑似距離計測器４２の出力側は前記受信
位置演算器３６に接続している。受信位置演算器
３６の出力端子は、一方において、磁気方位計１
４と距離計１８とからの入力信号を受ける推測位
置演算器４４に接続されるとともに、この推測位
置演算器４４には受信制御演算器３４からの出力
も分岐して導入される。推測位置演算器４４、磁
気方位計１４、距離計１８および受信位置演算器
３６からの出力信号を受けるキヤリヤ周波数／
PNコード位相演算器４６の出力側はPNコード
位相設定切換器４０とキヤリヤ周波数設定切換器
３８の夫々の入力端子に接続している。なお、推
測位置演算器４４の出力端子は分岐してデータ切
替器４８にその出力信号を導出するとともに、こ
のデータ切換器４８には受信位置演算器３６から
の出力信号と受信制御演算器３４からの出力信号
とが導入される。なお、図中、参照符号５０は前
記データ切換器４８の出力側に接続される位置表
示器を示す。
生器２８の出力側は疑似距離計測器４２に接続さ
れ、この疑似距離計測器４２の出力側は前記受信
位置演算器３６に接続している。受信位置演算器
３６の出力端子は、一方において、磁気方位計１
４と距離計１８とからの入力信号を受ける推測位
置演算器４４に接続されるとともに、この推測位
置演算器４４には受信制御演算器３４からの出力
も分岐して導入される。推測位置演算器４４、磁
気方位計１４、距離計１８および受信位置演算器
３６からの出力信号を受けるキヤリヤ周波数／
PNコード位相演算器４６の出力側はPNコード
位相設定切換器４０とキヤリヤ周波数設定切換器
３８の夫々の入力端子に接続している。なお、推
測位置演算器４４の出力端子は分岐してデータ切
替器４８にその出力信号を導出するとともに、こ
のデータ切換器４８には受信位置演算器３６から
の出力信号と受信制御演算器３４からの出力信号
とが導入される。なお、図中、参照符号５０は前
記データ切換器４８の出力側に接続される位置表
示器を示す。
本発明に係る自動車用GPS航法装置は基本的
には以上のように構成されるものであり、次にそ
の作用並びに効果について説明する。
には以上のように構成されるものであり、次にそ
の作用並びに効果について説明する。
図示しないGPS衛星からは電離層誤差補正の
ために２つの周波数の電波にのせて航法信号が送
給される。この場合、航法信号は擬似雑音信号
（以下PN信号という）によつて拡散スペクトル
変調されているのが通常である。そこで、このよ
うな航法信号はアンテナ１２によつて捕捉され、
周波数変換器２０に送給される。基準発振器２２
は所定の周波数を逓倍器２４に送給し、前記逓倍
器２４は基準発振器２２から送給されてくる信号
から局部発振信号を得て、これを周波数変換器２
０に送給する。そこで、受信信号はこの周波数変
換器２０において、逓倍器２４の出力信号を基に
して周波数変換され、さらに、増幅器２１により
増幅された信号はこの増幅器２１から相関器２６
に送給される。PNコード位相設定切換器４０に
よつて受信される衛星のPNコードと同一のPN
コード信号を発生するPNコード発生器２８と出
力は前記相関器２６に送給され、ここで前記アン
テナ１２によつて捕捉され且つ周波数変換された
受信PN信号のPNコードと相関がとられる。す
なわち、スペクトル拡散された受信PN信号は前
記PNコード発生器２８からのPNコードによつ
て逆拡散され、PN復調がここでなされる。次い
で、前記相関器２６の出力信号は帯域フイルタ２
７に導入されて濾波され、その出力信号は位相検
波器３０に導入される。位相検波器３０ではキヤ
リヤ周波数設定切換器３８の切替設定作用下にキ
ヤリヤNCO３２から送給されてくる周波数、す
なわち、受信周波数と同一の周波数との位相差が
検出され、受信制御演算器３４へ導入される。受
信制御演算器３４はPNコード位相設定切換器４
０とキヤリヤ周波数設定切換器３８にその出力信
号を送り、前記PNコード位相設定切換器４０と
キヤリヤ周波数設定切換器３８はこの受信制御演
算器３４からの出力信号によつて夫々PNコード
発生器２８並びにキヤリヤNCO３２にPNコード
位相、キヤリヤ周波数データを送給する。すなわ
ち、相関器２６と、帯域フイルタ２７と位相検波
器３０と受信制御演算器３４とPNコード位相設
定切換器４０とPNコード発生器２８はPNコー
ド位相同期ループを形成し、一方、位相検波器３
０と受信制御演算器３４とキヤリヤ周波数設定切
換器３８とキヤリヤNCO３２は位相同期ループ
を構成していることが容易意に諒解されよう。な
お、位相検波器３０からの出力信号が受信制御演
算器３４に導入され、この受信制御演算器３４で
は位相検波器３０からの受信周波数と受信機のキ
ヤリヤNCO３２の周波数との位相差が検出でき
ない場合に受信測位不能であることが判別され、
その出力信号は推測位置演算器４４に出力され
る。
ために２つの周波数の電波にのせて航法信号が送
給される。この場合、航法信号は擬似雑音信号
（以下PN信号という）によつて拡散スペクトル
変調されているのが通常である。そこで、このよ
うな航法信号はアンテナ１２によつて捕捉され、
周波数変換器２０に送給される。基準発振器２２
は所定の周波数を逓倍器２４に送給し、前記逓倍
器２４は基準発振器２２から送給されてくる信号
から局部発振信号を得て、これを周波数変換器２
０に送給する。そこで、受信信号はこの周波数変
換器２０において、逓倍器２４の出力信号を基に
して周波数変換され、さらに、増幅器２１により
増幅された信号はこの増幅器２１から相関器２６
に送給される。PNコード位相設定切換器４０に
よつて受信される衛星のPNコードと同一のPN
コード信号を発生するPNコード発生器２８と出
力は前記相関器２６に送給され、ここで前記アン
テナ１２によつて捕捉され且つ周波数変換された
受信PN信号のPNコードと相関がとられる。す
なわち、スペクトル拡散された受信PN信号は前
記PNコード発生器２８からのPNコードによつ
て逆拡散され、PN復調がここでなされる。次い
で、前記相関器２６の出力信号は帯域フイルタ２
７に導入されて濾波され、その出力信号は位相検
波器３０に導入される。位相検波器３０ではキヤ
リヤ周波数設定切換器３８の切替設定作用下にキ
ヤリヤNCO３２から送給されてくる周波数、す
なわち、受信周波数と同一の周波数との位相差が
検出され、受信制御演算器３４へ導入される。受
信制御演算器３４はPNコード位相設定切換器４
０とキヤリヤ周波数設定切換器３８にその出力信
号を送り、前記PNコード位相設定切換器４０と
キヤリヤ周波数設定切換器３８はこの受信制御演
算器３４からの出力信号によつて夫々PNコード
発生器２８並びにキヤリヤNCO３２にPNコード
位相、キヤリヤ周波数データを送給する。すなわ
ち、相関器２６と、帯域フイルタ２７と位相検波
器３０と受信制御演算器３４とPNコード位相設
定切換器４０とPNコード発生器２８はPNコー
ド位相同期ループを形成し、一方、位相検波器３
０と受信制御演算器３４とキヤリヤ周波数設定切
換器３８とキヤリヤNCO３２は位相同期ループ
を構成していることが容易意に諒解されよう。な
お、位相検波器３０からの出力信号が受信制御演
算器３４に導入され、この受信制御演算器３４で
は位相検波器３０からの受信周波数と受信機のキ
ヤリヤNCO３２の周波数との位相差が検出でき
ない場合に受信測位不能であることが判別され、
その出力信号は推測位置演算器４４に出力され
る。
前記の通り、PNコード発生器２８はPN復調
するための信号を相関器２６に送給するが、一方
において、このPNコード信号は擬似距離計測器
４２に送給される。擬似距離計測器４２では基準
発振器２２から送られてくるクロツク周波数と
PNコードに係る信号によつてPNコード発生器
２８の位相値からGPS衛星までの擬似距離を測
定することが可能となる。この測定された疑似距
離は受信位置演算器３６に導入される。一方、位
相検波器３０の出力側は分岐して前記受信位置演
算器３６の入力端子に導入される。ここで、この
受信位置演算器３６は前記位相検波器３０からの
航法データより計算された衛星の位置と擬似距離
計測器４２からの受信点と衛星までの擬似距離デ
ータを基に受信位置を演算し、これを推測位置演
算器４４とキヤリヤ周波数／PNコード位相演算
器４６に送給する。また、一方において、この受
信位置データ信号はデータ切換器４８へと送給さ
れる。このようにしてデータ切換器４８は位相表
示器５０に受信位置データ信号を送給し、CRT
等で構成される位置表示器５０はこの受信位置デ
ータに基づいて当該自動車１０の現在の走行位置
を表示する。
するための信号を相関器２６に送給するが、一方
において、このPNコード信号は擬似距離計測器
４２に送給される。擬似距離計測器４２では基準
発振器２２から送られてくるクロツク周波数と
PNコードに係る信号によつてPNコード発生器
２８の位相値からGPS衛星までの擬似距離を測
定することが可能となる。この測定された疑似距
離は受信位置演算器３６に導入される。一方、位
相検波器３０の出力側は分岐して前記受信位置演
算器３６の入力端子に導入される。ここで、この
受信位置演算器３６は前記位相検波器３０からの
航法データより計算された衛星の位置と擬似距離
計測器４２からの受信点と衛星までの擬似距離デ
ータを基に受信位置を演算し、これを推測位置演
算器４４とキヤリヤ周波数／PNコード位相演算
器４６に送給する。また、一方において、この受
信位置データ信号はデータ切換器４８へと送給さ
れる。このようにしてデータ切換器４８は位相表
示器５０に受信位置データ信号を送給し、CRT
等で構成される位置表示器５０はこの受信位置デ
ータに基づいて当該自動車１０の現在の走行位置
を表示する。
ところで、GPS衛星からの電波が、例えば、
第１図に示すように、トンネル等の電波遮蔽物に
よつて遮蔽された場合、当該自動車１０に搭載さ
れたアンテナ１２はこの衛星電波を捕捉すること
が不可能となる。そこで、この場合には磁気方位
計１４と距離計１８とが活用される。マグネツト
コンパス等からなる磁気方位計１４の出力信号は
推測位置演算器４４にその出力信号を送給し、一
方、車輪の回転数を検知して当該自動車の走行距
離を測距する距離計１８からの距離データも前記
推測位置演算器４４に送給される。そこで、推測
位置演算器４４には受信位置演算器３６から
GPS電波に基づく測位が不能となる直前のGPS
位置測位データが導入されている。従つて、推測
位置演算器４４はこの受信位置演算器３６からの
GPS位置測位データを基準として磁気方位計１
４と距離計１８とのデータを基にして当該自動車
１０の推測位置を演算する。
第１図に示すように、トンネル等の電波遮蔽物に
よつて遮蔽された場合、当該自動車１０に搭載さ
れたアンテナ１２はこの衛星電波を捕捉すること
が不可能となる。そこで、この場合には磁気方位
計１４と距離計１８とが活用される。マグネツト
コンパス等からなる磁気方位計１４の出力信号は
推測位置演算器４４にその出力信号を送給し、一
方、車輪の回転数を検知して当該自動車の走行距
離を測距する距離計１８からの距離データも前記
推測位置演算器４４に送給される。そこで、推測
位置演算器４４には受信位置演算器３６から
GPS電波に基づく測位が不能となる直前のGPS
位置測位データが導入されている。従つて、推測
位置演算器４４はこの受信位置演算器３６からの
GPS位置測位データを基準として磁気方位計１
４と距離計１８とのデータを基にして当該自動車
１０の推測位置を演算する。
一方、キヤリヤ周波数／PNコード位相演算器
４６には測位不能となる直前の受信位置演算器３
６からのGPS位置測定データと磁気方位計１４、
距離計１８のデータ入力信号が導入されている。
従つて、前記推測位置演算器４４からの推測位置
データがこのキヤリヤ周波数／PNコード位相演
算器４６に導入されると、この演算器４６は推測
位置より衛星のキヤリヤ周波数とPNコード位相
を予測計算することが可能となる。すなわち、受
信位置演算器３６からの衛星の位置並びに時計オ
フセツトから、ここでは擬似距離か演算され、
PNコード位相が予測され、また、前記距離計１
８からの自動車の走行距離と磁気方位計１４から
の方位と衛星の移動速度並びに方位、さらに、地
球の時点の速度、方位の情報から自動車１０と衛
星の相対速度とが算出され、衛星のドプラシフト
周波数が予測され、これに対し基準発振器の周波
数オフセツトを加算することにより受信するキヤ
リヤ周波数の予測を行い、夫々キヤリヤ周波数設
定切換器３８、PNコード位相設定切換器４０の
設定切換動作を行い、PNコード発生器２８、キ
ヤリヤNCO３２を制御を行う。
４６には測位不能となる直前の受信位置演算器３
６からのGPS位置測定データと磁気方位計１４、
距離計１８のデータ入力信号が導入されている。
従つて、前記推測位置演算器４４からの推測位置
データがこのキヤリヤ周波数／PNコード位相演
算器４６に導入されると、この演算器４６は推測
位置より衛星のキヤリヤ周波数とPNコード位相
を予測計算することが可能となる。すなわち、受
信位置演算器３６からの衛星の位置並びに時計オ
フセツトから、ここでは擬似距離か演算され、
PNコード位相が予測され、また、前記距離計１
８からの自動車の走行距離と磁気方位計１４から
の方位と衛星の移動速度並びに方位、さらに、地
球の時点の速度、方位の情報から自動車１０と衛
星の相対速度とが算出され、衛星のドプラシフト
周波数が予測され、これに対し基準発振器の周波
数オフセツトを加算することにより受信するキヤ
リヤ周波数の予測を行い、夫々キヤリヤ周波数設
定切換器３８、PNコード位相設定切換器４０の
設定切換動作を行い、PNコード発生器２８、キ
ヤリヤNCO３２を制御を行う。
ここで、衛星の擬似距離、ドプラシフト周波数
の算出法を説明すると以下の通りである。
の算出法を説明すると以下の通りである。
時刻t0において測位した時、例えば、
衛星のドプラシフト周波数 ΔF（Hz）
自動車側時計オフセツト Bu（ｍ）
自動車側時計オフセツト変化率 ΔBu（ｍ／ｓ）
自動車位置 Ux0、Uy0、Uz0
が得られたとする。
この時、時刻t1で衛星電波を捕捉しようとする
と、衛星電波の送信時刻ts1は次式で近似とされ
る。
と、衛星電波の送信時刻ts1は次式で近似とされ
る。
ts1＝(t1-t0)−ΔF／Ｆ・(t1-t0)＋ts0
なお、この場合、ＦはGPS電波の受信周波数
で、1.57542×109（Hz）であり、また、ts0は時刻t0
においてGPSからの電波を捕捉した時の衛星電
波の送信時刻を示す。
で、1.57542×109（Hz）であり、また、ts0は時刻t0
においてGPSからの電波を捕捉した時の衛星電
波の送信時刻を示す。
そこで、tS1における衛星位置Xs1、Ys1、Zs1は、
航法メツセージデータより求められ、時刻t1にお
けるユーザ位置Ux1、Uy1、Uz1は磁気方位計デー
タ並びに距離計データより演算される推測位置か
ら求められる。
航法メツセージデータより求められ、時刻t1にお
けるユーザ位置Ux1、Uy1、Uz1は磁気方位計デー
タ並びに距離計データより演算される推測位置か
ら求められる。
ここで、衛星までの擬似距離ρs1は、
ρs1＝√（s1−x1）2＋（s1−y1）2＋（
s1−z1）2＋Bu＋ΔBu（t1−t0）＋Bi この場合、Biは衛星時計オフセツト（ｍ）とし
て予測計算される。
s1−z1）2＋Bu＋ΔBu（t1−t0）＋Bi この場合、Biは衛星時計オフセツト（ｍ）とし
て予測計算される。
また、時刻t1での予測ドプラシフト周波数ΔFs1
は、 DX＝Xs1−Ux1 DX・＝X〓s1−U〓x1 DX＝Ys1−Uy1 DY・＝Y〓s1−U〓y1 DZ＝Zs1−Uz1 DZ・＝Z〓s1−U〓z1 Dis＝√2＋2＋2 （ｍ） Ｃ：299792458（ｍ／ｓ） とおくと ΔFs1＝ −Ｆ／Ｃ（DX・DX・＋DY・DY・＋DZ・DZ・）／Dis として求められる。
は、 DX＝Xs1−Ux1 DX・＝X〓s1−U〓x1 DX＝Ys1−Uy1 DY・＝Y〓s1−U〓y1 DZ＝Zs1−Uz1 DZ・＝Z〓s1−U〓z1 Dis＝√2＋2＋2 （ｍ） Ｃ：299792458（ｍ／ｓ） とおくと ΔFs1＝ −Ｆ／Ｃ（DX・DX・＋DY・DY・＋DZ・DZ・）／Dis として求められる。
すなわち、受信制御演算器３４からの信号が導
入されている間、推測位置演算器４４ではその推
測位置データが受信位置演算器３６からのGPS
位置推定データにより更新され、これをデータ切
換器４８を介して位置表示器５０に表示する。一
方、電波遮蔽物等によつて前記受信制御演算器３
４からの出力信号が推測位置演算器４４に導出さ
れない場合には推測位置演算器４４が駆動され
る。なお、このようにして推測位置演算器４４で
演算処理される推測位置は衛星からの電波の受信
が中断している間にはデータ切換器４８を介して
位置表示器５０に表示される。
入されている間、推測位置演算器４４ではその推
測位置データが受信位置演算器３６からのGPS
位置推定データにより更新され、これをデータ切
換器４８を介して位置表示器５０に表示する。一
方、電波遮蔽物等によつて前記受信制御演算器３
４からの出力信号が推測位置演算器４４に導出さ
れない場合には推測位置演算器４４が駆動され
る。なお、このようにして推測位置演算器４４で
演算処理される推測位置は衛星からの電波の受信
が中断している間にはデータ切換器４８を介して
位置表示器５０に表示される。
このようにしてGPS電波を受信することなく
GPSに対して測位不能な時に推測位置を演算し、
また前記衛星からのキヤリヤ周波数、PNコード
位相を予測演算することが可能であるために、受
信制御演算器３４からの出力信号の中断が中心し
た時に可及的速やかに衛星電波の捕捉が可能とな
る。なお、前記実施例においては衛星からの電波
の受信が再び可能となることを考慮して自動車の
推測位置の計算に磁気方位計、距離計等の推測航
法センサからの出力を用いているが、これに代替
して、受信測位中断直前に受信測位された位置と
ともに算出された自動車の移動方向並びに速度を
用いて推測位置を算出することも可能である。例
えば、衛星電波からの受信が中断している間にお
いて、自動車の移動方位並びに速度が一定である
とするならば、この前記衛星電波に基づいて算出
された自動車の移動方位並びに速度を用いること
によつて前記実施例と同一の効果が期待できる。
この場合には、特に、磁気方位計１４、距離計１
８が必要とされないという利点がある。
GPSに対して測位不能な時に推測位置を演算し、
また前記衛星からのキヤリヤ周波数、PNコード
位相を予測演算することが可能であるために、受
信制御演算器３４からの出力信号の中断が中心し
た時に可及的速やかに衛星電波の捕捉が可能とな
る。なお、前記実施例においては衛星からの電波
の受信が再び可能となることを考慮して自動車の
推測位置の計算に磁気方位計、距離計等の推測航
法センサからの出力を用いているが、これに代替
して、受信測位中断直前に受信測位された位置と
ともに算出された自動車の移動方向並びに速度を
用いて推測位置を算出することも可能である。例
えば、衛星電波からの受信が中断している間にお
いて、自動車の移動方位並びに速度が一定である
とするならば、この前記衛星電波に基づいて算出
された自動車の移動方位並びに速度を用いること
によつて前記実施例と同一の効果が期待できる。
この場合には、特に、磁気方位計１４、距離計１
８が必要とされないという利点がある。
以上のように、本発明によれば、GPS受信機
を搭載した自動車が、例えば、建物、トンネル等
の電波遮蔽物の内部、または、その近辺を走行す
る際において、推測航法センサ、すなわち、磁気
方位計、距離計からの方位データ、距離データ並
びに受信中断直前の測定データを用いてトンネル
内等の車輌の推測位置を算出することが可能とな
り、従つて、受信が再開した時点で可及的速やか
に衛星電波を捕捉することが可能となる。この結
果、衛星の測位中断時間を短くすることができる
ばかりか自の現在走行位置を常に監視することが
できるために走行速度、走行方位を見誤るという
弊害も回避することができる。
を搭載した自動車が、例えば、建物、トンネル等
の電波遮蔽物の内部、または、その近辺を走行す
る際において、推測航法センサ、すなわち、磁気
方位計、距離計からの方位データ、距離データ並
びに受信中断直前の測定データを用いてトンネル
内等の車輌の推測位置を算出することが可能とな
り、従つて、受信が再開した時点で可及的速やか
に衛星電波を捕捉することが可能となる。この結
果、衛星の測位中断時間を短くすることができる
ばかりか自の現在走行位置を常に監視することが
できるために走行速度、走行方位を見誤るという
弊害も回避することができる。
第１図は道路からトンネル内に入る場合の自動
車と道路とその推測位置と現在位置との相関関係
を示す説明図、第２図は本発明に係る自動車用
GPS航法装置のブロツク図である。 １０……自動車、１１……GPS位置測定用受
信機、１２……アンテナ、１３……推測側位置測
定装置、１４……磁気方位計、１８……距離計、
２０……周波数変換器、２１……増幅器、２２…
…基準発振器、２４……逓倍器、２６……相関
器、２７……帯域フイルタ、２８……PNコード
発生器、３０……位相検波器、３２……キヤリヤ
NCO、３４……受信制御演算器、３６……受信
位置演算器、３８……キヤリヤ周波数設定切換
器、４０……PNコード位相設定切換器、４２…
…擬似距離計測器、４４……推測位置演算器、４
６……キヤリヤ周波数／PNコード位相演算器、
４８……データ切換器、５０……位置表示器。
車と道路とその推測位置と現在位置との相関関係
を示す説明図、第２図は本発明に係る自動車用
GPS航法装置のブロツク図である。 １０……自動車、１１……GPS位置測定用受
信機、１２……アンテナ、１３……推測側位置測
定装置、１４……磁気方位計、１８……距離計、
２０……周波数変換器、２１……増幅器、２２…
…基準発振器、２４……逓倍器、２６……相関
器、２７……帯域フイルタ、２８……PNコード
発生器、３０……位相検波器、３２……キヤリヤ
NCO、３４……受信制御演算器、３６……受信
位置演算器、３８……キヤリヤ周波数設定切換
器、４０……PNコード位相設定切換器、４２…
…擬似距離計測器、４４……推測位置演算器、４
６……キヤリヤ周波数／PNコード位相演算器、
４８……データ切換器、５０……位置表示器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ GPSを構成する複数個の人工衛星からの電
波を選択的に捕捉して自動車の位置を測定する位
置測定用受信機と、 GPS衛星からの電波の受信が電波遮蔽物によ
り中断される寸前までに得られた測定位置データ
と、当該自動車の走行速度と方位とを検出する推
測航法センサからの出力データとから前記電波遮
蔽物の影響範囲から出て前記GPS衛星からの電
波を再度受信した時点の自動車の推測位置を演算
する推測位置測定装置と、 前記位置測定用受信機と前記推測位置測定装置
とからの信号に基づき、衛星からの電波を再受信
した時の衛星電波のキヤリヤ周波数およびPNコ
ードの位相を演算するキヤリヤ周波数／PNコー
ド位相演算器とからなり、 少なくとも前記推測位置測定装置からの当該自
動車の推測位置データと衛星電波中断寸前の受信
位置データとに基づき、前記キヤリヤ周波数／
PNコード位相演算器によつて、衛星からの電波
を再受信した時の衛星電波のキヤリヤ周波数およ
びPNコードの位相を演算し、前記位相測定用受
信機内のキヤリヤ周波数およびPNコードの位相
を当該自動車の現在位置のデータに一致させるよ
うにしたことを特徴とする自動車用GPS航法装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3954285A JPS61198072A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 自動車用ｇｐｓ航法装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3954285A JPS61198072A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 自動車用ｇｐｓ航法装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61198072A JPS61198072A (ja) | 1986-09-02 |
| JPH0371074B2 true JPH0371074B2 (ja) | 1991-11-11 |
Family
ID=12555939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3954285A Granted JPS61198072A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 自動車用ｇｐｓ航法装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61198072A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61226610A (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-08 | Japan Radio Co Ltd | 自動車用航法装置 |
| JPH0672781B2 (ja) * | 1986-09-09 | 1994-09-14 | 日産自動車株式会社 | 車両用経路案内装置 |
| JPH0275984A (ja) * | 1988-09-12 | 1990-03-15 | G D S:Kk | 受動式レーダー装置 |
| JP2007155644A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Toyota Motor Corp | Ｇｐｓ受信装置、カーナビゲーションシステム |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP3954285A patent/JPS61198072A/ja active Granted
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| GLOBAL POSITIONNING SYSTEM=1980 * |
| JOURNAL OF THE INSTITUTE OF NAVIGATION=1978 * |
| PROCEEDINGS OF THE IEEE NATIONAL AEROSPACE AND ELECTRONICS CONFERENCE=1976 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61198072A (ja) | 1986-09-02 |
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