JPH06112871A - 衛星電波捕捉装置 - Google Patents

衛星電波捕捉装置

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JPH06112871A
JPH06112871A JP26012492A JP26012492A JPH06112871A JP H06112871 A JPH06112871 A JP H06112871A JP 26012492 A JP26012492 A JP 26012492A JP 26012492 A JP26012492 A JP 26012492A JP H06112871 A JPH06112871 A JP H06112871A
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JP
Japan
Prior art keywords
frequency
lock signal
sweep frequency
satellite
unit
Prior art date
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Pending
Application number
JP26012492A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Tanaka
中 謙 二 田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 衛星の捕捉時間を短縮できるようにして、迅
速かつ安定な受信を可能にする。 【構成】 復調部13における復調ループの移送同期確
立を示すPLLロック信号を発生するロック信号検出部
14を設けることにより、ロック信号検出部14が復調
部13の同期確立を検出していない時は、受信周波数が
その周波数近傍にはないと判断してスイープ周波数幅を
大きくし、ロック信号検出部14が復調部13の同期確
立を検出している時には、受信周波数がその周波数の近
傍に存在すると判断してスイープ周波数幅を小さくする
ことにより衛星を見つける確率を高め、捕捉時間を短縮
できるようにして、迅速かつ安定な受信を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ORBCOMM受信機
の衛星電波捕捉装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、人工衛星からの電波を受信して現
在時刻、現在位置の緯度、経度および高度を測位する装
置として、GPS受信装置があり、カーナビゲーショ
ン、海洋広報等に注目されてきている。また最近では、
1000Km上空を周回する低軌道衛星を利用して緊急
通報(事故や急病の発生時に救助要請と自位置を通
報)、移動体追尾(トラックやレンタカー、コンテナ等
の位置確認、盗難監視)、データ収集(環境測定や検診
などのモニタリング)およびデータ通信(パソコン通
信、POS等の双方向のデータ伝送)を行なうORBC
OMMシステムが開発されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したGPS装置に
おいて、GPS衛星は1575.42MHzで電波を送
信しているが、静止衛星ではないために、ドップラー効
果によりその受信周波数が変化する。このドップラー周
波数変化は、地上で約±5KHz程度である。さらに車
載用GPS受信機のように、GPS受信機自身が移動し
ていれば、このドップラー周波数変化はさらに増加す
る。
【0004】そこで、この受信周波数の最大変化範囲を
カバーしながら衛星を再捕捉しようとすると、GPS受
信機は、衛星電波の送信周波数1575.42MHzを
中心にその上下をある範囲にわたって、周波数をスイー
プさせながら衛星を捕捉する必要がある。
【0005】一般に、衛星電波を受信する装置では、復
調器にPLLを用い、受信機の受信周波数の位相を衛星
電波の受信周波数のそれに正確に同期させようとしてい
る。このPLLのロックレンジが、受信周波数の最大変
化範囲をすべてカバーできるように広くとれれば問題な
いが、回路上の制約から、PLLのロックレンジは例え
ば±150Hz程度と狭帯域となる。したがって従来
は、衛星電波の最大周波数範囲をカバーしながらスイー
プするために、図7に示すように、中心周波数あるいは
下限から上限に一定ステップ毎(例えば±100Hz)
にスイープしていた。
【0006】一方、前述したORBCOMMシステムに
おいて用いられているパケットのデータ構成は、図6に
示すようになっており、受信機は、その受信に際してま
ず受信電波を復調し、パケットの先頭にあるプリアンブ
ルを検知することによりパケットを認識していた。この
プリアンブル受信時間は約1.5秒である。したがっ
て、受信周波数がたまたま受信周波数の最大変化範囲の
上限にあり、PLLの周波数のスイープを最大変化範囲
の下限から開始したとすると、前述の一定ステップ毎に
スイープしていたのでは、受信周波数の最大変化範囲を
振らせるのに長く時間がかかり、受信機の受信周波数と
衛星電波の受信周波数が位相同期した時には、既にプリ
アンブルの送信は終了しており、この結果、パケットを
認識できずに正常受信ができなかったり、また最大のロ
ックレンジ(例えば±150Hz)のステップ毎に光束
にスイープしていたのでは、PLLが追従できずに受信
データを正しく受信できないことがあるという問題があ
った。
【0007】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、できる限り迅速かつ安定に衛星を捕捉し
得る衛星電波捕捉装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、衛星からの信号を受信する信号受信部
と、受信周波数のスイープを行なうためのスイープ周波
数を発生するスイープ周波数発生部と、信号受信部によ
り受信した信号を復調する復調部と、復調部における復
調ループの位相同期確立を示すPLLロック信号を発生
するロック信号検出部と、衛星の捕捉を開始し、ドップ
ラー効果による受信周波数の最大変化範囲をスイープす
る際に、ロック信号検出部が復調部の同期確立を検出し
ていない時は、スイープ周波数発生部におけるスイープ
周波数幅を大きくし、ロック信号検出部が復調部の同期
確立を検出している時は、スイープ周波数発生部におけ
るスイープ周波数幅を小さくして衛星電波を捕捉するよ
うに制御する制御部とを備えたものである。
【0009】
【作用】本発明は、上記構成により、ロック信号検出部
が復調部の同期確立を検出していない時は、受信周波数
がその周波数近傍にはないと判断してスイープ周波数幅
を大きくし、ロック信号検出部が復調部の同期確立を検
出している時には、受信周波数がその周波数の近傍に存
在すると判断してスイープ周波数幅を小さくすることに
より衛星を見つける確立を高め、捕捉時間を短縮できる
ようにして、迅速かつ安定な受信を可能にしたものであ
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の一実施例における衛
星電波捕捉装置の主要部の構成を示すものである。図1
において、11は衛星16からの信号を受信する信号受
信部、12は受信周波数のスイープを行なうためのスイ
ープ周波数を発生するスイープ周波数発生部、13は信
号受信部11により受信した信号を復調する復調部、1
4は復調部13における復調ループの位相同期確立を示
すPLLロック信号を発生するロック信号検出部、15
は衛星16の捕捉を開始し、ドップラー効果による受信
周波数の最大変化範囲をスイープする際に、ロック信号
検出部14が復調部13の同期確立を検出していない時
は、スイープ周波数発生部12におけるスイープ周波数
幅を大きくし、ロック信号検出部14が復調部13の同
期確立を検出している時は、スイープ周波数発生部12
におけるスイープ周波数幅を小さくして衛星電波を捕捉
するように制御する制御部である。
【0011】データ通信の世界においては、PSK変調
は有線、無線の区別なく広く使われている変調方式であ
り、ORBCOMMシステムにおいても使用されてい
る。このPSK復調器のPLL回路の代表例として、図
2に示すコスタスループ復調器と呼ばれるPSK復調器
があり、上記装置おける復調部13はこれを利用してい
る。これは、一種の複合PLL回路であり、I乗算器2
1とQ乗算器22そして第3の乗算器23を含むPLL
になっている。I、Q乗算器21、22からの出力は、
それぞれローパスフィルタ24、25を経て第3の乗算
器23に加えられ、その出力はループフィルタ26を通
りVCO27に加えられる。I乗算器21には位相が0
°、Q乗算器22には90°移相器28により位相が9
0°だけ差のあるVCO27の出力(キャリア)が加え
られる。受信データはI乗算器21の出力から得られ
る。
【0012】また、ロック信号検知部14は、図3に示
すように、このコスタスループを拡張した回路により振
幅成分の検出を行なってPLLがロックした情報を得る
ようになっている。図3において、31はI乗算器、3
2はQ乗算器、33は第3の乗算器、34,35はロー
パスフィルタ、36はVCO、37は+45°移相器、
38は−45°移相器である。このロック信号検知部1
4では、コスタスループのときのI乗算器とQ乗算器と
に0°、90°の位相差のあるキャリアを加える代わり
に±45°の位相差のあるキャリアを加える。この回路
において、ロック信号検出部14がオンとなる範囲は、
受信周波数近傍(主ローブ)および受信周波数を中心に
して両側に存在する複数のサイドローブの近傍となり、
図5の上の図のようになる。
【0013】以上のように構成された衛星電波捕捉装置
について、以下その動作を図1および図4のフローチャ
ートを参照して説明する。制御部15は、まず信号受信
部11、スイープ周波数発生部12、復調部13、ロッ
ク信号検出部14を動作状態に制御して、受信を開始す
る。次に制御部15は、ロック信号検出部14を参照し
て、復調部13がロックして受信周波数がロックレンジ
内に存在するかどうかの判断を行なう(ステップ4
1)。
【0014】ロック信号検出部14がオフで、復調部1
3がロックしていない時は、受信周波数がこのロックレ
ンジ内には存在とないと判断して、スイープ周波数発生
部12におけるスイープ周波数幅をロックレンジ最大の
周波数、例えば150Hzに設定し、周波数のスイープ
を行ないながらロック信号検出部14の監視を行なう。
この動作を、ロック信号検出部14がオンになり、復調
部13がロックしたことを検知するまで繰り返す。すな
わち、復調部13がロックするまではスイープを高速に
行なう(ステップ42)。
【0015】ロック信号検出部14がオンになり復調部
13がロックしている時は、受信周波数がこのロックレ
ンジ内に存在する可能性が高いと判断して、スイープ周
波数発生部12におけるスイープ周波数幅を例えば50
Hzに変更する。すなわち、復調部13のスイープを低
速に行なう(ステップ43)。
【0016】スイープ周波数幅を変更すると同時に、受
信データの解析を行なう(ステップ44)。ここで、プ
リアンブルを受信したときにはパケットの先頭であり、
受信周波数にロックしたと判断して周波数のスイープを
停止し、受信を開始する(ステップ45)。受信データ
がプリアンブルでない場合には、サイドローブにロック
したと判断して、周波数のスイープを続行する(ステッ
プ43)。
【0017】以上の動作を、復調部13がロックして、
プリアンブルを受信するまで繰り返す。上記動作におい
て、ロック信号検出部14と復調部13のスイープ周波
数との関係図は図5の下の図のようになる。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明は、復調部におけ
る復調ループの位相同期確立を示すPLLロック信号を
発生するロック信号検出部を設けることにより、ロック
信号検出部が復調部の同期確立を検出していない時は、
スイープ周波数発生部におけるスイープ周波数幅を大き
くし、ロック信号検出部が復調部の同期確立を検出して
いる時は、スイープ周波数発生部におけるスイープ周波
数幅を小さくすることにより、衛星を見つける確立を高
め、捕捉時間を短縮できるようにして、迅速かつ安定な
受信を可能にしたものであり、実用上その効果大なるも
のがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における衛星電波捕捉装置の
主要部の構成を示すブロック図
【図2】同衛星電波捕捉装置における復調部の構成を示
すブロック図
【図3】同衛星電波捕捉装置におけるロック信号検出部
の構成を示すブロック図
【図4】同衛星電波捕捉装置における動作を示すフロー
チャート
【図5】同衛星電波捕捉装置におけるロック信号検出部
と受信周波数の関係およびロック信号検出部とPLLス
イープ周波数の関係を示す波形図
【図6】ORBCOMM受信機のデータフォーマットを
示すデータ構成図
【図7】従来の衛星電波捕捉装置のPLLスイープ周波
数を説明するための波形図
【符号の説明】
11 信号受信部 12 スイープ周波数発生部 13 復調部 14 ロック信号検出部 15 制御部 16 衛星 21 I乗算器 22 Q乗算器 23 第3の乗算器 24,25 ローパスフィルタ 26 ループフィルタ 27 VCO 28 90°移相器 31 I乗算器 32 Q乗算器 33 第3の乗算器 34,35 ローパスフィルタ 36 VCO 37 +45°移相器 38 −45°移相器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 衛星からの信号を受信する信号受信部
    と、受信周波数のスイープを行なうためのスイープ周波
    数を発生するスイープ周波数発生部と、前記信号受信部
    により受信した信号を復調する復調部と、前記復調部に
    おける復調ループの位相同期確立を示すPLLロック信
    号を発生するロック信号検出部と、衛星の捕捉を開始
    し、ドップラー効果による受信周波数の最大変化範囲を
    スイープする際に、前記ロック信号検出部が前記復調部
    の同期確立を検出していない時は、前記スイープ周波数
    発生部におけるスイープ周波数幅を大きくし、前記ロッ
    ク信号検出部が前記復調部の同期確立を検出している時
    は、前記スイープ周波数発生部におけるスイープ周波数
    幅を小さくして衛星電波を捕捉するように制御する制御
    部とを備えた衛星電波捕捉装置。
JP26012492A 1992-09-29 1992-09-29 衛星電波捕捉装置 Pending JPH06112871A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6380891B1 (en) 1999-04-05 2002-04-30 Denso Corporation GPS receiver with satellite frame synchronization process
JP2002252665A (ja) * 2000-09-20 2002-09-06 Nec Corp 基準周波数調整方法及び装置

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