JPH04315078A - Gps受信装置 - Google Patents

Gps受信装置

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Publication number
JPH04315078A
JPH04315078A JP8006391A JP8006391A JPH04315078A JP H04315078 A JPH04315078 A JP H04315078A JP 8006391 A JP8006391 A JP 8006391A JP 8006391 A JP8006391 A JP 8006391A JP H04315078 A JPH04315078 A JP H04315078A
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JP
Japan
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gps
digital signal
signal
circuit
satellite
Prior art date
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Pending
Application number
JP8006391A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Okamoto
直樹 岡本
Masao Miyazaki
正夫 宮崎
Tomozo Ota
智三 太田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP8006391A priority Critical patent/JPH04315078A/ja
Priority to DE69220705T priority patent/DE69220705T2/de
Priority to US07/866,021 priority patent/US5434787A/en
Priority to EP92106075A priority patent/EP0508405B1/en
Publication of JPH04315078A publication Critical patent/JPH04315078A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GPS(グローバルポ
ジショニングシステム)を用いて測位を行うGPS受信
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】米軍で開発及び運用されているNVST
AR(ナビゲーションシステムウイズタイムアンドレン
ジ)/GPSは、全世界においていつでもどこでも測位
できるシステムとして注目をあびている。近年では、測
位を行うGPS受信装置単体のみならず、これを自動車
に搭載したナビゲーションシステムも商品化されており
、今後も様々な発展が予想される。
【0003】図4は従来のGPS受信装置の構成を示し
ており、図5はそのデータ処理の流れを示すフローチャ
ートである。
【0004】図4に示すGPS受信アンテナ10を介し
て受信したGPS信号は、増幅及び周波数変換回路11
において増幅されIF(中間周波数)帯域に周波数変換
された後、A/D(アナログ/デジタル)変換回路12
においてデジタル信号に変換される。変換されたデジタ
ル信号は、デジタル信号処理回路13においてスペクト
ラム逆拡散処理、相関処理されてデジタル復調される。
【0005】測位を行うには4つのGPS衛星を必要と
するため、どの4つの衛星を用いるかの選択がまず行わ
れる。この選択の判断規準としては、幾何学的な精度劣
化を表す係数であるGDOP(ジオメトリカルデュルー
ションオブプリシジョン)が用いられる。
【0006】図5のステップS1において、1つのGP
S衛星を捕捉して上述のごとくデジタル信号を得、アル
マナックと称される全GPS衛星の軌道データを収集す
る(ステップS2)。そしてステップS3において、ア
ルマナックからGDOPを計算し、測位誤差が最小とな
る4つの衛星を選択する。
【0007】選択した4つの衛星について、GSP信号
を受信してエフェメリスを収集する(ステップS4)。 ただし、障害物等のなんらかの理由によってGSP信号
を受信できない衛星が存在する場合は、GDOPが次に
最小となる組み合わせの衛星について上述の処理を行う
。 次いでステップS5において、相関パルスを用いて各衛
星との疑似距離を算出する。測位精度を向上させるため
には、同時刻に受信したGSP信号によって各疑似距離
を算出した方がよいため、最近の受信装置では、デジタ
ル信号処理回路13を4チャネル分以上用意したものが
多い。
【0008】このようにして得られた疑似距離の測距デ
ータ及び衛星軌道データは、測位演算回路14に印加さ
れ、衛星位置の算出、4次方程式の演算、座標変換及び
統計処理等の処理が行われて測位結果(緯度、経度、高
度等)が得られる(ステップS6)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】衛星から送られてくる
GPS信号のデータフォーマットについて説明する。G
PSデータは、マスターフレームの繰り返しから構成さ
れている。1マスターフレームは25ページ(25主フ
レーム)からなり、1ページは5サブフレームからなる
。各サブフレームは300ビットで構成されており、第
1サブフレームにはその衛星の時計の補正係数等が、第
2及び第3サブフレームにはその衛星の軌道データが、
第4及び第5サブフレームにはアルマナックや電離層の
補正係数等がそれぞれ含まれている。第1〜第3サブフ
レームはページ毎に完結しているので、1ページ中にそ
のGPS衛星の軌道データが全て含まれる。一方、第4
及び第5サブフレームはマスターフレーム毎に完結する
ように構成されている。即ち他のGPS衛星のアルマナ
ックが各ページに分散して存在するように構成されてお
り、25ページで初めて全衛星の軌道データを得ること
ができるように構成されている。
【0010】ビット速度が50bpsであるため、1ペ
ージは30秒となり、1マスターフレームは12.5分
となる。即ち、アルマナックを得るためには、最低でも
12.5分という極めて長い時間受信する必要がある。 特に、携帯型のGPS受信装置では、アルマナックを受
信するためにアンテナを天空方向に12.5分以上支持
しなければならず実用上大きな問題となる。また、測位
に要する時間も12.5分以上となり、長時間となる。
【0011】このような不都合を避けるためには、視界
中の衛星分(6〜8個分)のデジタル信号処理回路を用
意して1フレームのデータを全視界中の全ての衛星から
受信し、このデータをアルマナックの代りとしてGDO
Pを求めることにより、受信時間を30秒程度に短縮さ
せることも考えられる。しかしながら、受信装置にこれ
だけの数のチャネルを設けることは、ハードウエア量の
点からも実現が困難であり、価格的にも高価となるため
実用的ではない。
【0012】従って本発明は、ハードウエア量を増大す
ることもなく測位時間の大幅な短縮化を図ることのでき
るGPS受信装置を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、GPS
衛星からGPS信号を受信する受信手段と、受信手段に
よって受信したGPS信号をIF帯域信号へ変換する周
波数変換手段と、周波数変換手段によって変換されたI
F帯域信号をデジタル信号へ変換するA/D変換手段と
、A/D変換手段によって変換された一定時間分のデジ
タル信号を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されて
いるデジタル信号を読出す読出し手段と、読出し手段に
よって読出されたデジタル信号を用いて測位演算を行う
測位演算手段とを備えているGPS受信装置が提供され
る。
【0014】さらに、上述の読出し手段が、記憶手段へ
の書込み速度より速い速度でこの記憶手段からデジタル
信号を読出すように構成されていることが望ましい。
【0015】
【作用】GPS衛星から受信したGPS信号をIF帯域
信号へ変換し、変換されたIF帯域信号をサンプリング
し量子化してデジタル信号へ変換する。この変換された
任意の一定時間分のデジタル信号は記憶手段に一旦記憶
される。そしてこの記憶手段から読出されたデジタル信
号を時系列に処理して測位演算が行われる。このように
時系列に処理することにより多チャネルのデジタル信号
処理部を用意したことと等価となり、各衛星のデータを
集められるのでアルマナックが不要となる。その結果、
アルマナックを収集するに要する多大な時間が不要とな
り、非常に短い時間で測位することができる。しかも、
書込み速度より速い速度で記憶手段からデジタル信号を
読出すようにすることによって、測位時間をさらに短縮
することができる。
【0016】
【実施例】以下本発明の実施例を詳細に説明する。
【0017】図1は本発明の一実施例の構成を概略的に
示すブロック図である。同図に示すように、本実施例の
GPS受信装置は、GPS衛星からのGPS信号を受け
取るためのアンテナ20と、受信したGPS信号をその
プリアンプ部で増幅した後、IF(中間周波数)帯域に
周波数変換するための増幅及び周波数変換回路21(一
部が本発明の周波数変換手段に対応している)と、周波
数変換されたIF信号をデジタル信号に変換するための
A/D(アナログ/デジタル)変換回路22(本発明の
A/D変換手段に対応している)とを備えている。さら
に、A/D変換されて得られた一定時間分、例えば30
秒程度(約1ページ分(約1主フレーム分))のデジタ
ル信号を例えばICメモリ等のメモリ24(本発明の記
憶手段に対応している)に書込むための書込み回路23
と、このメモリ24と、書込まれたデジタル信号をメモ
リ24から読出すための読出し回路25と、読出された
デジタル信号について視界内の各GPS衛星毎の拡散コ
ードを用いて逆拡散してデータ復調を行いこれらの衛星
全てのエフェメリス(衛星軌道データ)を得ると共に4
つの衛星との疑似距離を算出するためのデジタル信号処
理回路26と、算出された疑似距離及び衛星軌道データ
等から測位演算を行う測位演算回路27(本発明の測位
演算手段に対応している)とを備えている。なお、増幅
及び周波数変換回路21には図示されてはいない発振器
で合成された局部発信信号が印加されている。上述のア
ンテナ20及び増幅及び周波数変換回路21のプリアン
プ部は本発明の受信手段に対応している。
【0018】図2及び図3は本実施例のデータ処理の流
れを示すフローチャートである。
【0019】まず図2のステップS10 で視界中の各
GPS衛星からの信号をアンテナ20を介して受信し、
ステップS11 でこのRF(無線周波数)信号をIF
帯域にダウンコンバートする。このように増幅及び周波
数変換回路21によって周波数変換されて得られるIF
信号は、搬送波をBPSK(2相位相変調)方式で変調
した信号であり、しかもGPSではスペクトラム拡散通
信を行っているため、各GPS衛星からのGPS信号が
その帯域内に共存している。即ち、そのとき受信できる
全てのGPS衛星(全視界中のGPS衛星)からのGP
S信号が重畳した形となっている。全信号の重畳された
形のIF信号は、ステップS12 においてA/D変換
回路22によってサンプリングされ、量子化されてデジ
タル化される。次のステップS13 では、書込み回路
23によって、一定時間分、例えば30秒程度(約1ペ
ージ分)のデジタル信号がメモリ24に書込まれる。
【0020】次いで図3のフローチャートが実行される
。まずステップS20において、読出し回路25のよっ
てメモリ24からデジタル信号が読出される。
【0021】次のステップS21 においては、全ての
GPS衛星のうち1つの衛星の拡散コードをこの読出し
たデジタルデータに乗算して逆拡散しその衛星の同期位
相の検出を行う(衛星捕捉)。この衛星捕捉が正しく行
われたかどうかステップS22 において判別し、正し
く行われた場合は次のステップS23 において1ペ−
ジ分のデータからこの衛星のエフェメリス(衛星軌道デ
ータ)を収集し、ステップS24 へ進む。衛星捕捉が
正しく行われなかった場合は、ステップS23 を飛ば
してステップS24 へ進む。
【0022】ステップS24 では、ステップS21 
〜S23 の処理を何回行ったかその回数kが全GPS
衛星の数(例えば8)を越えたかどうか判別する。回数
kが全GPS衛星の数を越えてない場合は、ステップS
25 でkを1つインクリメントした後、ステップS2
1 〜S23 の処理を繰り返す。
【0023】このようにして、全GPS衛星全てのエフ
ェメリス(衛星軌道データ)を収集すると、ステップS
26 へ進み、これらエフェメリスからGDOPを計算
し、測位誤差が最小となる4つの衛星を選択する。次い
で、ステップS27 において、選択した4つの衛星に
ついてのデータから各疑似距離を算出する。以上のステ
ップS21 〜S27 の処理はデジタル信号処理回路
26によって行われる。
【0024】ステップS28 において、測位演算回路
27により、算出された疑似距離及びエフェメリス(衛
星軌道データ)等から測位演算が行われる。
【0025】このように、本実施例によれば、1チャネ
ル分のデジタル信号処理回路によってデータを時系列に
処理しているので、多チャネル分のデジタル信号処理回
路の機能を1チャネル分のハードウエアで達成すること
ができる。しかもアルマナックの収集を不要としている
ため、測位に要する時間が極めて短くなる。ちなみに、
図3のステップS21 〜S23 の処理時間が0.5
分程度であるため、全視界中のGPS衛星の数が8個で
あるとしても、0.5分×8=4分、程度ですみ、従来
のアルマナックの収集の12.5分に比して数分の1で
測位できることとなる。
【0026】また、アンテナを天空に向ける時間もGP
S信号の1ページ分、即ち30秒程度ですむので、GP
S受信装置を支持しなければならない時間も極めて短く
なり、ユーザの負担が大幅に軽減される。
【0027】ICメモリ等のメモリ24に格納されてい
るデータは任意の速度のクロックで読出すことができる
。 このため、読出し回路25の読出しクロックをサンプリ
ング周波数のn倍で読出すことによって、図3のステッ
プS21 〜S23 の処理時間を1/nとすることが
できる。例えば、8倍の速度のクロックで読出せば、8
衛星分処理しても、0.5分×8/8=30秒、しかか
からない。
【0028】なお、メモリとしては、ICメモリ等の半
導体記憶手段の他に、磁気テープ、磁気ディスク等の種
々の磁気媒体や、磁気及び半導体以外の記録媒体を用い
てもよい。また、デジタル信号処理回路も1チャネルに
限らず複数チャネルであってもよい。
【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、GPS衛星からGPS信号を受信する受信手段と、
受信手段によって受信したGPS信号をIF帯域信号へ
変換する周波数変換手段と、周波数変換手段によって変
換されたIF帯域信号をデジタル信号へ変換するA/D
変換手段と、A/D変換手段によって変換された一定時
間分のデジタル信号を記憶する記憶手段と、記憶手段に
記憶されているデジタル信号を読出す読出し手段と、読
出し手段によって読出されたデジタル信号を用いて測位
演算を行う測位演算手段とを備えているため、ハードウ
エア量を増大することもなく測位時間の大幅な短縮化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図1の実施例におけるデータ処理の流れを示す
フローチャートである。
【図3】図1の実施例におけるデータ処理の流れを示す
フローチャートである。
【図4】従来技術の構成を示すブロック図である。
【図5】従来技術におけるデータ処理の流れを示すフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
20  アンテナ 21  増幅及び周波数変換回路 22  A/D変換回路 23  書込み回路 24  メモリ 25  読出し回路 26  デジタル信号処理回路 27  測位演算回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  GPS衛星からGPS信号を受信する
    受信手段と、該受信手段によって受信したGPS信号を
    IF帯域信号へ変換する周波数変換手段と、該周波数変
    換手段によって変換されたIF帯域信号をデジタル信号
    へ変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段によっ
    て変換された一定時間分のデジタル信号を記憶する記憶
    手段と、該記憶手段に記憶されているデジタル信号を読
    出す読出し手段と、該読出し手段によって読出されたデ
    ジタル信号を用いて測位演算を行う測位演算手段とを備
    えていることを特徴とするGPS受信装置。
  2. 【請求項2】  前記読出し手段は、前記記憶手段への
    書込み速度より速い速度で該記憶手段からデジタル信号
    を読出すように構成されていることを特徴とする請求項
    1に記載のGPS受信装置。
JP8006391A 1991-04-12 1991-04-12 Gps受信装置 Pending JPH04315078A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8006391A JPH04315078A (ja) 1991-04-12 1991-04-12 Gps受信装置
DE69220705T DE69220705T2 (de) 1991-04-12 1992-04-08 Positionsbestimmungssystem und GPS-Empfänger
US07/866,021 US5434787A (en) 1991-04-12 1992-04-08 System for measuring position by using global positioning system and receiver for global position system
EP92106075A EP0508405B1 (en) 1991-04-12 1992-04-08 System for measuring position by using global positioning system and receiver for global positioning system

Applications Claiming Priority (1)

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JP8006391A JPH04315078A (ja) 1991-04-12 1991-04-12 Gps受信装置

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JPH04315078A true JPH04315078A (ja) 1992-11-06

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ID=13707778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8006391A Pending JPH04315078A (ja) 1991-04-12 1991-04-12 Gps受信装置

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JP (1) JPH04315078A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100405297B1 (ko) * 2001-04-13 2003-11-10 주식회사 네비웨어 지피에스(gps) 데이터 처리시스템 및 그 방법
JP2011220854A (ja) * 2010-04-09 2011-11-04 Koden Electronics Co Ltd 受信装置
JP2011226998A (ja) * 2010-04-22 2011-11-10 Denso Corp 受信装置
JP2014071081A (ja) * 2012-10-01 2014-04-21 Navitime Japan Co Ltd 情報処理システム、情報処理サーバ、情報処理装置、情報処理方法、および、プログラム
JP2014240843A (ja) * 2014-08-25 2014-12-25 株式会社Kodenホールディングス 受信装置

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