JPH06289117A - Gps receiver having conjecturing sensor - Google Patents

Gps receiver having conjecturing sensor

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JPH06289117A
JPH06289117A JP7364693A JP7364693A JPH06289117A JP H06289117 A JPH06289117 A JP H06289117A JP 7364693 A JP7364693 A JP 7364693A JP 7364693 A JP7364693 A JP 7364693A JP H06289117 A JPH06289117 A JP H06289117A
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JP
Japan
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satellite
code
vehicle
doppler shift
velocity
Prior art date
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Pending
Application number
JP7364693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Takeuchi
博 竹内
Tatsuo Ito
辰男 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Ten Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Denso Ten Ltd filed Critical Denso Ten Ltd
Priority to JP7364693A priority Critical patent/JPH06289117A/en
Publication of JPH06289117A publication Critical patent/JPH06289117A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To shorten time from the point of time when continuous positional detection becomes impossible till the restarting of positional detection by obtaining a relative velocity between a satellite and a vehicle from the position and velocity of the vehicle determined through dead-reckoning navigation, and obtaining the quantity of Doppler shift of received frequency from the relative velocity. CONSTITUTION:When the reception of a satellite signal becomes impossible, the Doppler shift quantity forming means 1 of an initial value setting means 4 obtains a relative velocity vector between a vehicle and each satellite from the position and velocity of the satellite which are estimated on the almanac data of the satellite and the position and velocity of the vehicle which are conjectured on the data of sensors 28 to 30 for the distance, direction and velocity of the vehicle for obtaining the Doppler shift quantity of carrier frequency between the vehicle and each satellite. In addition, timing for accurately synchronizing a C/A code with a satellite atomic clock is formed on a distance between the satellite and the vehicle to generate 18 the C/A code, and the frequency shift quantity equivalent to the Doppler shift quantity is set up 3 in a C/A code tracking means 19 as the initial value. Thus at the time of restarting the receiving of the satellite signal, the frequency can be instantly tuned to the satellite signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は全地球を覆域とする衛星
を利用するGPS(Global Positioning System) に関
し、特に本発明では車両に搭載された前記GPSが連続
して測位が不可能な場合の再測位開始時間の短縮に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a GPS (Global Positioning System) using satellites covering the entire globe, and in particular, in the present invention, when the GPS mounted on a vehicle cannot continuously perform positioning. Related to shortening the repositioning start time.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来このような分野の技術として以下に
説明するものがあった。GPSはアメリカ国防省によっ
て計画実施されつつある人工衛星を利用した全世界的な
電波測定システムである。最終的に、予備衛星3個を含
む24個の衛星が六つの軌道面にそれぞれ4個ずつ打つ
上げられことになる。これらの衛星のうち、4個の衛星
からの電波をシーケンシャルに受信することによって受
信点の三次元測位(経度、緯度、高度)が可能である。
3個の衛星からの電波受信では受信点の二次元測位(経
度、緯度)が可能である。衛星電波の受信においては、
各衛星からの電波信号は1575.42MHzの周波数
であり、各衛星に対応したC/Aコード(疑似雑音(P
N)符号)と呼ばれるディジタルコードにスペクトラム
拡散されて送られている。そして車両及び衛星の移動速
度に伴い、前記衛星の電波信号の周波数はドップラーシ
フトの影響を受けて、最大±5kHzの変動が生じる。
受信機ではドップラーシフトの影響を受けた衛星電波の
周波数に同期して、前記C/Aコードの位相を合わせて
スペクトラムの逆拡散を行い、データを復調する。
2. Description of the Related Art Conventionally, there have been techniques described below as techniques in such a field. GPS is a worldwide radio wave measurement system using artificial satellites, which is being planned and implemented by the US Department of Defense. Eventually, 24 satellites, including 3 spare satellites, will be launched into each of the 6 orbital planes, 4 each. By sequentially receiving radio waves from four of these satellites, it is possible to perform three-dimensional positioning (longitude, latitude, altitude) of the receiving point.
By receiving radio waves from three satellites, two-dimensional positioning (longitude, latitude) of the receiving point is possible. In receiving satellite radio waves,
The radio signal from each satellite has a frequency of 1575.42 MHz, and the C / A code (pseudo noise (P
N) is transmitted after being spread spectrum to a digital code called code). The frequency of the radio signal of the satellite is affected by the Doppler shift and fluctuates up to ± 5 kHz according to the moving speeds of the vehicle and the satellite.
The receiver demodulates the data by synchronizing the phase of the C / A code and despreading the spectrum in synchronization with the frequency of the satellite radio wave affected by the Doppler shift.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
GPS受信機では、車両がトンネルに入ったり、衛星か
らの電波が遮蔽されるビル等の影に入ると、受信機は衛
星電波との同期がはずれるため、車両がトンネルから出
たり、ビル等の影から出た場合に新たに衛星電波と同期
を取らなければならないが、新たに同期を取るためには
一定の時間が必要であり測位を得るのに待たなけれなら
ず、車両が頻繁にトンネルに入ったり、ビル等の影に入
ったりすると、そこから出たときに測位が直ぐ得られな
いことが頻繁に生じるという問題があった。
However, in the conventional GPS receiver, when the vehicle enters a tunnel or a shadow of a building where radio waves from the satellite are shielded, the receiver is not synchronized with the satellite radio waves. Since it falls off, when the vehicle comes out of the tunnel or the shadow of the building etc., it is necessary to newly synchronize with the satellite radio wave, but it takes a certain amount of time to obtain new synchronization and positioning is obtained. However, if the vehicle frequently enters a tunnel or gets into the shadow of a building or the like, it often happens that positioning cannot be immediately obtained when exiting from the tunnel.

【0004】したがって本発明は上記問題点に鑑み電波
が一時遮断されても同期を速やかに取れるGPS受信機
を提供することを目的とする。
Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a GPS receiver which can quickly synchronize even if the radio wave is temporarily cut off.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、複数の衛星の識別符号であるC/Aコー
ド、衛星の情報に関するアルマナクデータを受信し、前
記C/Aコードを復調するためのC/Aコード発生手段
と、前記衛星からの信号の周波数、C/Aコードの位相
に合わせて前記C/Aコード発生手段のC/Aコードを
発生させるC/Aコード追尾手段を有し車両の測位を行
うGPS受信機に、ドップラーシフト量形成手段、同期
補足手段及び追尾初期値設定手段を設ける。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention receives a C / A code which is an identification code of a plurality of satellites, and an almanac data relating to the information of the satellites to obtain the C / A code. C / A code generating means for demodulating C / A code, and C / A code tracking for generating the C / A code of the C / A code generating means according to the frequency of the signal from the satellite and the phase of the C / A code A GPS receiver having means for positioning the vehicle is provided with a Doppler shift amount forming means, a synchronization supplementing means, and a tracking initial value setting means.

【0006】前記ドップラーシフト量形成手段は前記ア
ルマナクデータから衛星の位置と速度を予測し、車両の
推測航法から得られた位置、速度から衛星と車両との相
対速度を求め、この相対速度から前記周波数のドップラ
ーシフト量を求める。このドップラーシフト量は位相シ
フト量のデータから受信不能と判断されてから求めるよ
うにしてもよい。
The Doppler shift amount forming means predicts the position and speed of the satellite from the almanac data, obtains the relative speed between the satellite and the vehicle from the position and speed obtained from the dead reckoning of the vehicle, and from this relative speed The Doppler shift amount of the frequency is calculated. The Doppler shift amount may be obtained after it is determined that the data cannot be received from the phase shift amount data.

【0007】前記同期補足手段は前記予測された衛星の
位置と前記推測された車両の位置から衛星と車両との距
離を求め、この距離から前記C/Aコード発生手段のC
/Aコードを発生させるタイミングを形成する。前記追
尾初期値設定手段は前記C/Aコード追尾手段に周波数
合わせの初期値として前記ドップラーシフト量を設定す
る。
The synchronization supplementing means obtains the distance between the satellite and the vehicle from the predicted position of the satellite and the estimated position of the vehicle, and from this distance, C of the C / A code generating means is obtained.
/ Form timing for generating A code. The tracking initial value setting means sets the Doppler shift amount as an initial value for frequency adjustment in the C / A code tracking means.

【0008】[0008]

【作用】本発明の推測用センサを有するGPS受信機に
よれば、前記ドップラーシフト量形成手段では前記アル
マナクデータから衛星の位置と速度が予測され、車両の
推測航法から得られた位置、速度から衛星と車両との相
対速度が求められ、この相対速度から前記周波数のドッ
プラーシフト量が求められる。このドップラーシフト量
は位相シフト量のデータから受信不能と判断されてから
求めるようにしてもよい。前記同期補足手段では前記予
測された衛星の位置と前記推測された車両の位置から衛
星と車両との距離が求められから、衛星に搭載された原
子時計に正確に同期したタイミングで送られてくるC/
Aコードに同期させて、前記C/Aコード発生手段のC
/Aコードを発生させることが可能になる。前記追尾初
期値設定手段では前記ドップラーシフト量が前記C/A
コード追尾手段による周波数合わせの初期値として設定
される。したがって、車両がトンネルに入ること等によ
り衛星との同期が一時的に外れても、再測位時にはドッ
プラーシフト量の初期値が与えられ、非常に同期に近い
タイミングでC/Aコードのサーチができ、再測位開始
に要する時間が短縮できるようになる。
According to the GPS receiver having the estimation sensor of the present invention, the Doppler shift amount forming means predicts the position and velocity of the satellite from the almanac data, and obtains the position and velocity obtained from the dead reckoning of the vehicle. From this, the relative velocity between the satellite and the vehicle is obtained, and the Doppler shift amount of the frequency is obtained from this relative velocity. The Doppler shift amount may be obtained after it is determined that the data cannot be received from the phase shift amount data. In the synchronization supplementing means, the distance between the satellite and the vehicle is obtained from the predicted position of the satellite and the estimated position of the vehicle, and the distance is accurately transmitted to the atomic clock mounted on the satellite. C /
The C of the C / A code generating means is synchronized with the A code.
/ A code can be generated. In the tracking initial value setting means, the Doppler shift amount is the C / A.
It is set as an initial value for frequency matching by the code tracking means. Therefore, even if the vehicle temporarily loses synchronization with the satellite due to entering a tunnel, the initial value of the Doppler shift amount is given during repositioning, and the C / A code can be searched at a timing very close to the synchronization. , The time required to start repositioning can be shortened.

【0009】[0009]

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の実施例に係る推測用センサを
有するGPS受信機を示す図である。本図に示す推測用
センサを有するGPS受信機は、先ずアンテナ10を具
備する。該アンテナ10は複数の人工衛星から独自のC
/Aコードで変調された送信信号を受信する。この送信
信号では1575.42MHzの搬送周波数のC/Aコ
ードと呼ばれるディジタルコードで位相変調される。こ
のC/Aコードは疑似雑音符号(PN)と呼ばれるもの
で、36種のパターンがあり、各衛星に異なるC/Aコ
ードが割り当てられており、ユーザには知られているも
のである。このC/Aコードはチップレートが1.02
3Mbps、コードの長さが1023ビット(1ms)
である。上記位相変調はスペクトラム拡散というもので
あり、同一周波数でも各衛星の識別を可能にしている。
また上記C/Aコードには、「航法メッセージ」と呼ば
れる測位に必要なデータが重ねて乗せてある。この航法
メッセージには、各衛星の軌道情報、衛星に搭載されて
いる原子時計の補正値、電離層による伝播遅延補正計
数、全衛星の概略情報(アルマナクデータ)等が含まれ
ている。航法メッセージはチップレート50bpsで、
30秒で一つのメインフレームが構成されている。な
お、衛星の地上局では、衛星の正確な軌道要素の測定系
をもち、正確な軌道を保つための運行管理のほかに、G
PS機能維持のため、時間基準、軌道要素、位置補正パ
ラメータ等の日例修正を行い、精度管理を行っている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a GPS receiver having an estimation sensor according to an embodiment of the present invention. The GPS receiver having the estimation sensor shown in the figure firstly includes the antenna 10. The antenna 10 has a unique C from a plurality of artificial satellites.
/ Receives a transmission signal modulated with an A code. This transmission signal is phase-modulated with a digital code called C / A code having a carrier frequency of 1575.42 MHz. This C / A code is called a pseudo noise code (PN), and there are 36 types of patterns, and different C / A codes are assigned to each satellite, which is known to the user. This C / A code has a chip rate of 1.02
3 Mbps, code length 1023 bits (1 ms)
Is. The above-mentioned phase modulation is called spread spectrum, and enables each satellite to be identified even at the same frequency.
Further, data required for positioning called "navigation message" is superimposed on the C / A code. This navigation message includes orbital information of each satellite, correction values of atomic clocks mounted on the satellites, propagation delay correction counts by the ionosphere, and general information (almanac data) of all satellites. The navigation message has a chip rate of 50 bps,
One mainframe is constructed in 30 seconds. The ground station of the satellite has a measurement system for the precise orbital elements of the satellite, and in addition to operation management to maintain an accurate orbit, G
In order to maintain the PS function, daily corrections such as time bases, orbital elements, position correction parameters, etc. are made and quality control is performed.

【0010】図1に戻り、前記アンテナ10に接続され
るRF増幅器11は前記アンテナ10により受信したR
F信号を増幅する。基準発振器12は温度が補償された
水晶発振器で、基準信号を形成し、該基準発振器12に
接続される局部発振器13は前記RF増幅器11からの
信号の周波数1575.42MHzを中間周波数4.0
92MHzの信号(IF信号)に変換するために局発用
の信号を形成する。前記RF増幅器11に接続されるミ
クサ14はRF増幅器11からのRF信号を前記局部発
振器13からの信号で混合してRF信号を中間周波数信
号に変換する。前記ミクサ14に接続される中間周波フ
ィルタ増幅器15はミクサ14で変換された信号を約1
10dB増幅する。前記中間周波フィルタ増幅器15に
接続されるA/D変換器(Analog to Digital Converte
r)16は中間周波フィルタ増幅器15で増幅されたアナ
ログ信号を1ビットのディジタル信号に変換する。前記
A/D変換器16に接続されるミクサ17は、例えば各
衛星からのディジタル信号をシーケンシャルにスペクト
ル逆拡散復調する。前記ミクサ17にC/Aコードを供
給するC/Aコード発生手段18は測位に使用する衛星
のC/Aコードをシーケンシャルに発生する。前記A/
D変換器16に接続されるC/Aコード追尾手段19は
前記基準発振器12の基準信号を用いて伝播中に周波
数、位相がずれた搬送周波数と同期をとり、この同期信
号で前記C/Aコード発生手段18はC/Aコードを発
生することになる。前記C/Aコード追尾手段19はデ
ィレイロックループを形成し、ドップラーシフト最大約
±5kHzに対して約100種の周波数でサーベイし、
C/Aコードのチップレート1.023Mbpsに対し
て2.026MHzのサンプリング周期で位相をサーベ
イしている。さらに受信機を搭載する車両と衛星との正
確な距離に基づき、C/Aコードの発生をリセットし同
期のタイミングを取っている。このように衛星電波の搬
送周波数及び位相に同期した信号でC/Aコード発生手
段18におけるC/Aコードを発生させる。このような
理由のため、一旦同期が外れた場合に新たに同期をとる
場合には周波数合わせ、タイミング合わせのため一定の
時間が必要になることが予想される。
Returning to FIG. 1, the RF amplifier 11 connected to the antenna 10 receives the R signal received by the antenna 10.
Amplify the F signal. The reference oscillator 12 is a temperature-compensated crystal oscillator and forms a reference signal. The local oscillator 13 connected to the reference oscillator 12 converts the frequency of the signal from the RF amplifier 11 from 1575.42 MHz to an intermediate frequency of 4.0.
A signal for local oscillation is formed for conversion into a 92 MHz signal (IF signal). The mixer 14 connected to the RF amplifier 11 mixes the RF signal from the RF amplifier 11 with the signal from the local oscillator 13 to convert the RF signal into an intermediate frequency signal. An intermediate frequency filter amplifier 15 connected to the mixer 14 outputs the signal converted by the mixer 14 by about 1
Amplify 10 dB. A / D converter (Analog to Digital Converte) connected to the intermediate frequency filter amplifier 15
r) 16 converts the analog signal amplified by the intermediate frequency filter amplifier 15 into a 1-bit digital signal. The mixer 17 connected to the A / D converter 16 sequentially performs, for example, spectrum despread demodulation on digital signals from each satellite. The C / A code generating means 18 for supplying the C / A code to the mixer 17 sequentially generates the C / A codes of the satellites used for positioning. A /
The C / A code tracking means 19 connected to the D converter 16 uses the reference signal of the reference oscillator 12 to synchronize with the carrier frequency whose frequency and phase are shifted during propagation. The code generation means 18 will generate a C / A code. The C / A code tracking means 19 forms a delay lock loop, and surveys at about 100 types of frequencies for a maximum Doppler shift of about ± 5 kHz,
The phase is surveyed at a sampling period of 2.026 MHz with respect to the chip rate of C / A code of 1.023 Mbps. Further, the generation of the C / A code is reset based on the accurate distance between the vehicle equipped with the receiver and the satellite, and the timing of synchronization is taken. In this way, the C / A code in the C / A code generating means 18 is generated by the signal synchronized with the carrier frequency and phase of the satellite radio wave. For these reasons, it is expected that a certain amount of time will be required for frequency adjustment and timing adjustment when a new synchronization is taken once the synchronization is lost.

【0011】前記ミクサ17に接続される解読部20は
同期が取られたC/Aコードに重ねて乗せられている航
法メッセージを解読するためのコードを有する。前記ミ
クサ17に接続されるミクサ21は同期の取られたC/
Aコードを前記解読部20からのコードと混合し、解読
される。前記ミクサ21に接続される低域通過フィルタ
22はチップレート50bpsの信号を抽出し、前記低
域通過フィルタ22に接続するデータフィルタ23は各
衛星の軌道情報、衛星に搭載されている原子時計の補正
値、電離層による伝播遅延補正計数、全衛星の概略情報
(アルマナクデータ)等を抽出し、前記データフィルタ
23に接続するビット同期手段24はデータフィルタ2
3にデータ抽出のための同期信号を出力する。
The decoding unit 20 connected to the mixer 17 has a code for decoding the navigation message superimposed on the synchronized C / A code. The mixer 21 connected to the mixer 17 has a synchronized C /
The A code is mixed with the code from the decoding unit 20 and decoded. A low-pass filter 22 connected to the mixer 21 extracts a signal having a chip rate of 50 bps, and a data filter 23 connected to the low-pass filter 22 orbit information of each satellite and an atomic clock mounted on the satellite. The bit synchronization means 24 connected to the data filter 23 extracts the correction value, the propagation delay correction count by the ionosphere, the outline information (almanac data) of all satellites, etc.
A sync signal for data extraction is output to 3.

【0012】前記C/Aコード追尾手段19に接続され
るトップラーカウンタ25は前記基準発振器12の基準
信号を使用し搬送波周波数、位相に同期した信号から前
記解読部20の解読信号によりドップラーシフト量、C
/Aコードの位相シフト量を導出する。前記基準発振器
12に接続するクロック形成手段26は後述するマイク
ロコンピュータ27で処理するデータの形成のために使
用されるクロック信号を形成する。前記C/Aコード発
生手段18、C/Aコード追尾手段19、データフィル
タ23、トップラーカウンタ25、クロック形成手段2
6に接続されるマイクロコンピュータ27は中央演算装
置、外部との通信を行うインタフェース回路、ROM(R
ead Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を
備え、該RAMにアルマナクデータ等を保持し次の測位
をスピーディに行うようにするために測位を求める測位
導出手段、さらには本発明の特徴である同期外れの場合
のスピーディな処理を行う初期値設定手段4を具備す
る。なお、ミクサ17、前記C/Aコード発生手段1
8、C/Aコード追尾手段19、トップラーカウンタ2
5等はDSP(Digital Signal Processor) で形成さ
れ、前記マイクロコンピュータ27により制御されてい
る。
A topler counter 25 connected to the C / A code tracking means 19 uses the reference signal of the reference oscillator 12 and a Doppler shift amount by a decoding signal of the decoding part 20 from a signal synchronized with the carrier frequency and phase. , C
The phase shift amount of the / A code is derived. The clock forming means 26 connected to the reference oscillator 12 forms a clock signal used for forming data to be processed by the microcomputer 27 described later. The C / A code generating means 18, the C / A code tracking means 19, the data filter 23, the topler counter 25, the clock forming means 2
The microcomputer 27 connected to the CPU 6 has a central processing unit, an interface circuit for communicating with the outside, a ROM (R
EAD ONLY MEMORY), RAM (Random Access Memory), etc., and positioning derivation means for holding the almanac data etc. in the RAM to obtain positioning in order to speedily perform the next positioning, and further the features of the present invention The initial value setting means 4 is provided for performing speedy processing in the case of out of synchronization. The mixer 17 and the C / A code generating means 1
8, C / A code tracking means 19, topler counter 2
5 and the like are formed by a DSP (Digital Signal Processor) and are controlled by the microcomputer 27.

【0013】前記マイクロコンピュータ27に信号を入
力する距離センサ28、方位センサ29、速度センサ3
0が設けられる。これらの距離センサ28、方位センサ
29、速度センサ30はいわゆる推測航法に使用される
もので、前記距離センサ28は、例えば、トランスミッ
ションのスピードメータケーブル取出し口に挿入してい
るホール素子式センサと、スピードメータケーブルと共
に回転し外周上に16極着磁されている円形磁石とから
なり、ホール素子センサにより1回転当たり8パルスの
出力信号が発生しこの出力信号から車両の走行距離を導
出する。前記方位センサ29は、例えば、車両自身に対
する地磁気方向を検出するものであり、リング上のパー
マロイコアと、該パーマロイコア全周に巻きつけ交流電
圧を印加する励磁コイルと、リングに直行するように巻
き付ける二つのコイルとからなる。この場合、二つのコ
イルの出力電圧V1、V2は地磁気ベクトルに対する自
車の角度をθとすると、V1=αHE sinθ、V2=
αHE cosθとなる。(ただしHE は地磁気の大き
さ)したがって、θ=tan- V2/V1を求めること
により地磁気に対する車両進行方向がわかる。前記速度
センサ30は、例えば、スピードメータケーブルの中間
に設置され、フォトインタラプタとシャッタからなり、
ケーブル1回転につき8パルスの出力信号を出し、この
出力信号から車両の速度を導出する。
A distance sensor 28, a direction sensor 29 and a speed sensor 3 for inputting signals to the microcomputer 27.
0 is provided. The distance sensor 28, the direction sensor 29, and the speed sensor 30 are used for so-called dead reckoning. The distance sensor 28 is, for example, a Hall element sensor inserted in the speedometer cable outlet of the transmission, It consists of a circular magnet that rotates with the speedometer cable and is magnetized with 16 poles on the outer circumference. An output signal of 8 pulses per rotation is generated by the Hall element sensor, and the traveling distance of the vehicle is derived from this output signal. The azimuth sensor 29 detects, for example, the geomagnetic direction with respect to the vehicle itself, and includes a permalloy core on the ring, an exciting coil that is wound around the permalloy core and applies an AC voltage, and goes straight to the ring. It consists of two winding coils. In this case, the output voltages V1 and V2 of the two coils are V1 = αHE sin θ, V2 =, where θ is the angle of the vehicle with respect to the geomagnetic vector.
αHE cos θ. (Where HE is the magnitude of the geomagnetism) Therefore, θ = tan - V2 / V1 vehicle traveling direction can be known with respect to the geomagnetism by determining the. The speed sensor 30 is installed, for example, in the middle of the speedometer cable, and includes a photo interrupter and a shutter,
An output signal of 8 pulses is output for each rotation of the cable, and the speed of the vehicle is derived from this output signal.

【0014】前記マイクロコンピュータ27に接続され
る表示器31は車両の位置、速度方位等を出力する。図
2は図1のマイクロコンピュータのデータ処理の構成を
示す図である。本図に示すように、マイクロコンピュー
タ27は前記C/Aコード発生手段18に対して同期を
取るべき衛星のC/Aコードを指定するC/Aコード制
御5を具備する。
The display 31 connected to the microcomputer 27 outputs the position, speed and direction of the vehicle. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of data processing of the microcomputer of FIG. As shown in the figure, the microcomputer 27 has a C / A code control 5 for designating the C / A code of the satellite to be synchronized with the C / A code generating means 18.

【0015】さらにマイクロコンピュータ27は測位導
出手段6を具備する。該測位導出手段6はトップラーカ
ウンタ25からの位相シフト量から疑似距離RP を導出
し、データフィルタ23の衛星データから下記式により
車両の測位を行う。 RPi=〔(ui −x)2 +(vi −y)2 +(wi −
z)2 1/2 +CΔtr ここで、車両の位置をx、y、zとし、各衛星との疑似
距離をRPi、各衛星の位置をui 、vi 、wi (i=1,2,
3,4)とする。各衛星の位置ui 、vi 、wi は、航法メ
ッセージの中の軌道パラメータからケプラーの方程式を
解いて求められる。そして各衛星の位置は軌道データか
ら予め予測ができる。なおCは光速であり、Δtr はG
PS基準時間と受信機時計のずれを表す。さらに測位導
出手段6ではデータフィルタ23からのアルマナクデー
タを格納する。
Further, the microcomputer 27 comprises a positioning derivation means 6. The positioning derivation means 6 derives the pseudo distance RP from the phase shift amount from the topler counter 25, and positions the vehicle from the satellite data of the data filter 23 by the following formula. RPi = [(ui −x) 2 + (vi −y) 2 + (wi −
z) 2 ] 1/2 + CΔtr where the vehicle position is x, y, z, the pseudo range with each satellite is RPi, and the satellite position is ui, vi, wi (i = 1,2,
3, 4). The positions ui, vi, and wi of each satellite are obtained by solving the Kepler's equation from the orbital parameters in the navigation message. The position of each satellite can be predicted in advance from orbital data. C is the speed of light and Δtr is G
Indicates the difference between the PS reference time and the receiver clock. Further, the positioning derivation means 6 stores the almanac data from the data filter 23.

【0016】またマイクロコンピュータ27の前記初期
値設定手段4はドップラーシフト量形成手段1を具備す
る。該ドップラーシフト量形成手段1では、車両がトン
ネルに入ったり、ビル等の影になり衛星からの信号を受
信できなくなると、トップラーカウンタ25からのデー
タより位相シフトが得られず受信不可能と判断する。そ
して衛星のアルマクデータから衛星の位置、速度を予測
する。また距離センサ28及び方位センサ29のデータ
により車両の位置を推測する。この車両の推測位置と速
度センサ30からの速度と、前記予測された衛星の位
置、速度から車両と各衛星との間の相対速度ベクトルを
導出する。この各衛星との相対速度ベクトルから各衛星
との間の搬送周波数のドップラーシフト量をそれぞれ導
出する。
The initial value setting means 4 of the microcomputer 27 includes a Doppler shift amount forming means 1. In the Doppler shift amount forming means 1, when a vehicle enters a tunnel or a shadow of a building or the like makes it impossible to receive a signal from a satellite, a phase shift cannot be obtained from the data from the topler counter 25 and reception is impossible. to decide. Then, the position and speed of the satellite are predicted from the Almac data of the satellite. Further, the position of the vehicle is estimated from the data of the distance sensor 28 and the direction sensor 29. A relative velocity vector between the vehicle and each satellite is derived from the estimated position of the vehicle, the velocity from the velocity sensor 30, and the predicted position and velocity of the satellite. The Doppler shift amount of the carrier frequency between each satellite is derived from the relative velocity vector with each satellite.

【0017】前記初期設定手段4は同期捕捉手段2を具
備する。該同期捕捉手段2では測位導出手段6からの衛
星のアルマクデータから衛星の位置を予測し、さらに距
離センサ28及び方位センサ29からのデータにより車
両の位置を推測し、前記衛星の位置と車両の位置から双
方の間の距離を予測する。この距離から衛星に搭載され
ている原子時計に正確に同期しているC/Aコードのタ
イミングのずれを求める。このずれよりC/Aコードを
同期すべきタイミングを形成する。そしてこのタイミン
グで前記C/Aコード制御5を介して前記C/Aコード
発生手段18のコードを発生させる。
The initial setting means 4 comprises a synchronization acquisition means 2. In the synchronization acquisition means 2, the position of the satellite is predicted from the Almac data of the satellite from the positioning derivation means 6, and the position of the vehicle is estimated from the data from the distance sensor 28 and the direction sensor 29. Predict the distance between the two from the position. From this distance, the timing shift of the C / A code that is accurately synchronized with the atomic clock mounted on the satellite is obtained. From this shift, the timing for synchronizing the C / A code is formed. Then, at this timing, the code of the C / A code generating means 18 is generated through the C / A code control 5.

【0018】また前記初期設定手段4は追尾初期値設定
手段3を具備する。該追尾初期値設定手段3では前記ド
ップラーシフト量形成手段1で形成されたドップラーシ
フト量に相当する周波数のシフト量を初期値として記C
/Aコード追尾手段19に設定する。したがって、本実
施例によれば、車両がトンネル等から出た直後には、衛
星からの信号を受信できなかった期間にずれたドップラ
ーシフト量、同期のタイミングが補正されているので、
衛星からの受信電波に対して周波数を即座に合わせるこ
とができ、かつ同期のタイミングを取ることができるよ
うになった。
The initial setting means 4 comprises a tracking initial value setting means 3. In the tracking initial value setting means 3, the shift amount of the frequency corresponding to the Doppler shift amount formed by the Doppler shift amount forming means 1 is described as an initial value C
/ A code tracking means 19 is set. Therefore, according to the present embodiment, immediately after the vehicle exits the tunnel or the like, the Doppler shift amount and the synchronization timing that are offset during the period in which the signal from the satellite cannot be received are corrected,
The frequency can be instantly adjusted to the radio wave received from the satellite, and the timing of synchronization can be taken.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ルマナクデータから衛星の位置と速度を予測し、車両の
推測航法から得られた位置、速度から衛星と車両との相
対速度を求めこの相対速度から周波数のドップラーシフ
ト量を求め、予測された衛星の位置と推測された車両の
位置から衛星と車両との距離により衛星から送られてく
るC/Aコードに同期させてC/Aコードを発生させ、
ドップラーシフト量を周波数合わせの初期値として設定
するので、車両がトンネルに入り衛星との同期が一時的
に外れても、再測位時には衛星からの周波数に近くかつ
同期に近いタイミングでC/Aコードを発生でき、C/
Aコードのサーチに要する時間が短縮できるようにな
る。
As described above, according to the present invention, the position and speed of the satellite are predicted from the almanac data, and the relative speed between the satellite and the vehicle is obtained from the position and speed obtained from the dead reckoning of the vehicle. The Doppler shift amount of the frequency is obtained from this relative speed, and the C / A code is sent in synchronization with the C / A code sent from the satellite according to the distance between the predicted vehicle position and the estimated vehicle position and the vehicle position. Generate code,
Since the Doppler shift amount is set as the initial value for frequency adjustment, even if the vehicle enters the tunnel and is temporarily out of synchronization with the satellite, the C / A code is close to the frequency from the satellite and close to the synchronization when repositioning. Can be generated, and C /
The time required for searching the A code can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る推測用センサを有するG
PS受信機を示す図である。
FIG. 1 shows a G having a guessing sensor according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows a PS receiver.

【図2】図1のマイクロコンピュータのデータ処理の構
成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of data processing of the microcomputer of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ドップラーシフト量形成手段 2…同期補足手段 3…追尾初期値設定手段 4…初期設定手段 18…C/Aコード発生手段 19…C/Aコード追尾手段 25…トップラーカウンタ 27…マイクロコンピュータ 28…距離センサ 29…方位センサ 30…速度センサ 1 ... Doppler shift amount forming means 2 ... Synchronization supplementing means 3 ... Tracking initial value setting means 4 ... Initial setting means 18 ... C / A code generating means 19 ... C / A code tracking means 25 ... Topler counter 27 ... Microcomputer 28 ... distance sensor 29 ... direction sensor 30 ... speed sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の衛星の識別符号であるC/Aコー
ド、衛星の情報に関するアルマナクデータを受信し、前
記C/Aコードを復調するためのC/Aコード発生手段
(18)と、前記衛星からの信号の周波数、C/Aコー
ドの位相に合わせて前記C/Aコード発生手段(18)
のC/Aコードを発生させるC/Aコード追尾手段(1
9)を有し車両の測位を行うGPS受信機であって、 前記アルマナクデータから衛星の位置と速度を予測し、
車両の推測航法から得られた位置、速度から衛星と車両
との相対速度を求め、この相対速度から前記周波数のド
ップラーシフト量を求めるドップラーシフト量形成手段
(1)と、 前記予測された衛星の位置と前記推測された車両の位置
から衛星と車両との距離を求め、この距離から前記C/
Aコード発生手段(18)のC/Aコードを発生させる
タイミングを形成する同期補足手段(2)と、 前記C/Aコード追尾手段(19)に周波数合わせの初
期値として前記ドップラーシフト量を設定する追尾初期
値設定手段(3)とを備える推測用センサを有するGP
S受信機。
1. A C / A code generating means (18) for receiving a C / A code, which is an identification code of a plurality of satellites, and almanac data concerning satellite information, and demodulating the C / A code. The C / A code generating means (18) according to the frequency of the signal from the satellite and the phase of the C / A code.
C / A code tracking means for generating the C / A code of (1
A GPS receiver having 9) for positioning a vehicle, the satellite position and velocity being predicted from the almanac data,
Doppler shift amount forming means (1) for obtaining the relative velocity between the satellite and the vehicle from the position and velocity obtained from the dead reckoning of the vehicle, and for obtaining the Doppler shift amount of the frequency from this relative velocity, and the predicted satellite From the position and the estimated position of the vehicle, the distance between the satellite and the vehicle is calculated, and from this distance, the C /
The Doppler shift amount is set as an initial value for frequency adjustment in the synchronization supplementing means (2) for forming the timing of generating the C / A code of the A code generating means (18) and the C / A code tracking means (19). GP having an estimation sensor including tracking initial value setting means (3)
S receiver.
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