JPH0640126B2 - Positioning device - Google Patents

Positioning device

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JPH0640126B2
JPH0640126B2 JP15599184A JP15599184A JPH0640126B2 JP H0640126 B2 JPH0640126 B2 JP H0640126B2 JP 15599184 A JP15599184 A JP 15599184A JP 15599184 A JP15599184 A JP 15599184A JP H0640126 B2 JPH0640126 B2 JP H0640126B2
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received
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俊之 島田
浩二 景山
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Sony Corp
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    • 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
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/24Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/29Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system carrier including Doppler, related

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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は測位装置に関し、特に、人工衛星から送信され
たデータ信号を用いて測位を行なうGPSシステム(Gl
obal Positioning System)に適用して好適なものであ
る。
The present invention relates to a positioning device, and more particularly to a GPS system (Gl) for positioning using a data signal transmitted from an artificial satellite.
It is suitable to be applied to the obal Positioning System).

〔従来の技術〕 GPSシステムは人工衛星から地上に送られてくる位置
情報、時間情報などのデータ信号を観測点において受信
し、当該観測点の位置時刻等を受信したデータに基づい
て正確に知ることができるように計画されたシステム
で、第3図に示すように地球の中心を原点とする直角座
標系を考えたときの第i番目の人工衛星SAT(その
位置を(x、y、z)とする)と、地球表面又は
上空の一点P(x、y、z)との間の距離に関し
て成立つ式 (x−x+(y−y+(z−z=〔(t−t)×
c〕……(1) に基づいて、未知数を演算によつて求めることにより観
測点Pの位置、時刻を知ることができることを原理とし
たものである。
[Prior Art] A GPS system receives a data signal such as position information and time information sent from an artificial satellite to the ground at an observation point, and accurately knows the position time and the like of the observation point based on the received data. In the system designed to be able to do so, the i-th artificial satellite SAT i (where its position is (x i , y i , z i )) and a point P (x 0 , y 0 , z 0 ) on the surface of the earth or in the sky (x i −x 0 ) 2 + (y i −y 0) 2 + (z i -z 0) 2 = [(t i -t 0) ×
c] 2 ... (1) It is based on the principle that the position and time of the observation point P can be known by obtaining the unknown number by calculation.

ここでtは人工衛星からデータ信号が送信された時
刻、tはこのデータ信号を観測点Pにおいて受信した
時刻、cは光速である。
Here t i is the time that the data signal from the satellite is transmitted, t o is the time that has received the data signal at the observation point P, c is the speed of light.

(1)式を解くためには未知数の数だけ式をたてること
が必要であり、実際上観測点Pで同時に当該未知数の数
の人工衛星を観測できるようにするため、多数例えば1
8個の人工衛星が地球を周回するように計画されてお
り、かくして各衛星からのデータに基づいて必要な式を
たてるようになされている。
In order to solve the equation (1), it is necessary to formulate the equation by the unknown number. In order to actually observe the unknown number of artificial satellites at the observation point P at the same time, a large number, for example, 1
Eight satellites are planned to orbit the earth, thus formulating the necessary formulas based on the data from each satellite.

例えばGPSシステムを測位システムとして用いる場合
は、4つの未知数x、y、z、及びtに含まれ
る誤差分を第4図に示す測位装置において人工衛星から
伝送されてくるデータに基づいて演算して位置P
(x、y、z)を求めることが考えられている。
For example, when the GPS system is used as the positioning system, the error components included in the four unknowns x 0 , y 0 , z 0 , and t 0 are based on the data transmitted from the artificial satellite in the positioning device shown in FIG. Calculate and position P
It is considered to obtain (x 0 , y 0 , z 0 ).

第4図の測位装置は4つの未知数すなわち観測点の位置
(x、y、z)とデータの受信時刻tに含まれ
る誤差分とを解くための第1〜第4チヤンネルデータ受
信回路DTR1〜DTR4を有する。
The positioning device shown in FIG. 4 receives the first to fourth channel data for solving four unknowns, that is, the positions (x 0 , y 0 , z 0 ) of the observation point and the error component included in the reception time t 0 of the data. It has circuits DTR1 to DTR4.

GPSシステムにおいて、人工衛星はLバンドに属する
周波数1.57542〔GHz〕及び1.2276〔GHz〕の搬送波
を、クロツク周波数が10.23〔MHz〕のPコード及び1.0
23〔MHz〕のC/Aコードを用いてスペクトラム拡散し
た信号を送信する。
In the GPS system, the artificial satellites use carrier waves of frequencies 1.57542 [GHz] and 1.2276 [GHz] belonging to L band, P code of clock frequency 10.23 [MHz] and 1.0.
A spectrum-spread signal is transmitted using a C / A code of 23 [MHz].

ここでPコード及びC/Aコードは1023〔チツプ/m
s〕の疑似雑音信号(これをPN信号と呼ぶ)でなり、
データは50〔bps〕のBPSK(binary phase shi
ft keying)信号をPコード及びC/Aコードで転換し
て伝送される。
Here, the P code and C / A code are 1023 [chips / m
[s] pseudo noise signal (this is called a PN signal),
The data is 50 [bps] BPSK (binary phase shi
ft keying) signal is converted into P code and C / A code and transmitted.

かくして各衛星から送信されるデータは、その衛星の軌
道データ、関連して地球を回つている他の衛星の軌道デ
ータ、及び人工衛星に搭載されている安定度の高い原子
時計(これをサテライト時計と呼ぶ)に基づいて決まる
時間系(これをサテライト時間系と呼ぶ)と世界標準時
との偏差データと共に、所定時間間隔(すなわち6秒間
隔)で送出されるサテライト時計による時刻データなど
である。
Thus, the data transmitted from each satellite includes the orbital data of that satellite, the orbital data of other satellites that are orbiting the Earth, and the highly stable atomic clock (which is called the satellite clock) mounted on the artificial satellite. The time data determined by a satellite clock, which is sent at a predetermined time interval (that is, every 6 seconds) together with the deviation data between the time system (which is referred to as a satellite time system) and the world standard time.

第四図の測位装置の場合、搬送波周波数1.57542〔GH
z〕の信号をアンテナ1によつて受信し、周波数変換回
路2において周波数75.42〔MHz〕の第1中間周波信号
IFに変換した後掛算回路3に与える。掛算回路3に
は局部発振回路4において発生された周波数64.72〔MH
z〕の周波数出力LOが与えられ、その出力端に得ら
れる周波数10.7〔MHz〕の第2中間周波信号IFを比
較的広い通過帯域をもつバンドパスフイルタ5を通じて
第1〜第4チヤンネルデータ受信回路DTR1〜DTR
4の第2の掛算回路6に与える。
In the case of the positioning device shown in FIG. 4, the carrier frequency is 1.57542 [GH
The signal [z] is received by the antenna 1 and converted into the first intermediate frequency signal IF 1 having a frequency of 75.42 [MHz] by the frequency conversion circuit 2 and then given to the post-multiplication circuit 3. The frequency generated by the local oscillation circuit 4 is 64.72 [MH
z] frequency output LO 1 is applied, and the second intermediate frequency signal IF 2 of frequency 10.7 [MHz] obtained at the output terminal is passed through the band pass filter 5 having a relatively wide pass band to the first to fourth channel data. Receiver circuits DTR1 to DTR
4 to the second multiplication circuit 6.

ここで第1〜第4チヤンネルデータ受信回路DTR1〜
DTR4は4つの衛星からのデータをそれぞれ受信する
ことによつて、上述の(1)式に基づく4つの式をたて
ることができるようになされている。各受信回路DTR
1〜DTR4は互いに同一構成を有し、従つて以下第1
チヤンネルの受信回路DTR1によつて構成を説明す
る。
Here, the first to fourth channel data receiving circuits DTR1 to
The DTR 4 is capable of forming four equations based on the above equation (1) by receiving data from four satellites respectively. Each receiving circuit DTR
1 to DTR4 have the same configuration as each other, and accordingly
The structure of the channel receiving circuit DTR1 will be described.

この第2の掛算回路6は、衛星から伝送されてくるスペ
クトラム拡散されたデータ信号をPN信号発生回路7か
ら発生されるPN信号PNSを第2中間周波信号IF
と乗算することによつて逆拡散処理を行もので、PN信
号PNSは第2中間周波信号IFにPN信号として含
まれているC/Aコードと同様に1023〔チツプ/ms〕
のコード信号でなる。
The second multiplication circuit 6 converts the spread spectrum data signal transmitted from the satellite into the PN signal PNS generated from the PN signal generation circuit 7 into the second intermediate frequency signal IF 2
The despreading processing is performed by multiplying by 1023 [chip / ms] like the C / A code included in the second intermediate frequency signal IF 2 as the PN signal.
It consists of the code signal of.

ここで各衛星にはそれぞれ特有のバイナリーパターンの
C/Aコードが割当てられており、PN信号発生回路7
はすべての衛星(例えば18個の衛星)にそれぞれ割当
てられたC/Aコードパターンを持つPN信号PNSを
CPU8の制御の下に選択的に発生できるようになされ
ている。
Here, a C / A code of a unique binary pattern is assigned to each satellite, and the PN signal generating circuit 7
Is capable of selectively generating the PN signal PNS having the C / A code pattern assigned to all satellites (for example, 18 satellites) under the control of the CPU 8.

かくして第2中間周波信号IFに含まれているPN信
号の位相がPN信号発生回路7において発生されたPN
信号PNSと相関がとれたとき掛算回路6の出力端に高
い信号レベルの逆拡散出力信号DKNが得られ、これが
第3の掛算回路9に与えられる。
Thus, the phase of the PN signal included in the second intermediate frequency signal IF 2 is PN generated by the PN signal generating circuit 7.
When the correlation with the signal PNS is obtained, the despread output signal DKN having a high signal level is obtained at the output end of the multiplication circuit 6, and this is given to the third multiplication circuit 9.

掛算回路9にはドツプラーシフトロツク用電圧制御型発
振器(VCO)10の出力S1が与えられ、これにより
出力端に周波数455〔KHz〕の位相シフトキーイング
信号PSSが送出される。この位相シフトキーイング信
号PSSは狭い通過帯域(例えば±1〔KHz〕程度)を
もつバンドパスフイルタ11に与えられて相関がとれた
とき得られる逆拡散出力信号DKNを例えばコスタスル
ープで構成された復調回路12に与える。その結果復調
回路12の出力端に50〔bps〕の受信データLDA
が復調されて得られ、CPU8に送込まれる。
The output S1 of the Doppler shift lock voltage controlled oscillator (VCO) 10 is applied to the multiplication circuit 9, and the phase shift keying signal PSS of frequency 455 [KHz] is sent to the output terminal. This phase shift keying signal PSS is given to a band pass filter 11 having a narrow pass band (for example, about ± 1 [KHz]) and the despread output signal DKN obtained when the correlation is obtained is demodulated by a Costas loop, for example. It is given to the circuit 12. As a result, the reception data LDA of 50 [bps] is output to the output terminal of the demodulation circuit 12.
Are demodulated and obtained and sent to the CPU 8.

CPU8は受信データLDAに基づいてキヤリアを再生
することにより衛星の軌道上の位置及び測位装置間の相
対的位置変化、又は衛星の搬送周波数との局部発振回路
4の発振周波数との相対的ずれの変化に応じてドツプラ
ーシフトロツク用VCO10にドツプラーシフト制御信
号DPCを与えてその発振周波数を制御し、かくして受
信信号の中心周波数がドツプラー効果によつてシフトし
ても、位相シフトキーイング信号PSSの周波数をほぼ
455〔kHz〕に制御できるようにする。かくして復調
回路12−CPU8−VCO10−掛算回路9によつて
ドツプラーシフトロツクループが形成される。
The CPU 8 reproduces the carrier based on the received data LDA to change the relative position between the orbit of the satellite and the positioning device, or the relative deviation between the carrier frequency of the satellite and the oscillation frequency of the local oscillation circuit 4. According to the change, the Doppler shift control signal DPC is applied to the Doppler shift lock VCO 10 to control its oscillation frequency. Thus, even if the center frequency of the received signal is shifted by the Doppler effect, the phase shift keying signal PSS The frequency can be controlled to about 455 [kHz]. Thus, the demodulation circuit 12-CPU 8-VCO 10-multiplication circuit 9 forms a Doppler shift lock loop.

一方バンドパスフイルタ11の出力端に得られる位相シ
フトキーイング信号はエンベロープ検出回路13に与え
られ、その検出出力ENVがローパスフイルタ14を通
じてPNロツク用VCO15に発振周波数制御信号CO
NTとして与えられる。
On the other hand, the phase shift keying signal obtained at the output end of the band pass filter 11 is given to the envelope detection circuit 13, and its detection output ENV is sent to the VCO 15 for PN lock through the low pass filter 14 to the oscillation frequency control signal CO.
Given as NT.

PNロツク用VCO15は制御信号CONTの変化に応
じて発振周波数が変化する第1の発振回路を有すると共
に、所定の周波数で発振する第2の発振回路を有し、C
PU8からスライドモード信号SLIDが与えられたと
き第2の発振回路を用いて所定の周波数の発振周波数出
力S2をPN信号発生回路7に与える。このときPN信
号PNSの周波数が受信信号に含まれているPN信号の
周波数に対して所定周波数だけずれることにより、PN
信号PNSの位相が受信信号に含まれているPN信号に
対して連続的に位相がずれて行くような動作モードが得
られる。このときエンベロープ検出回路13のエンベロ
ープ検出出力ENVは第5図に示すようにPN信号PN
Sと受信信号に含まれているPN信号との相関がとれた
とき三角波形状に立上るピーク波形を呈し、それ以外の
相関がない区間においては小さい信号レベルになる。
The PN lock VCO 15 has a first oscillation circuit whose oscillation frequency changes in accordance with a change in the control signal CONT and a second oscillation circuit which oscillates at a predetermined frequency.
When the slide mode signal SLID is given from the PU 8, the oscillation frequency output S2 of a predetermined frequency is given to the PN signal generating circuit 7 by using the second oscillating circuit. At this time, the frequency of the PN signal PNS deviates from the frequency of the PN signal included in the received signal by a predetermined frequency, so that PN
An operation mode is obtained in which the phase of the signal PNS continuously shifts with respect to the PN signal included in the received signal. At this time, the envelope detection output ENV of the envelope detection circuit 13 is the PN signal PN as shown in FIG.
When the correlation between S and the PN signal included in the received signal is obtained, a peak waveform that rises in a triangular wave shape is exhibited, and the signal level becomes small in the other intervals where there is no correlation.

CPU8はエンベロープ検出信号ENVがピーク値に立
上つたときこれを横切るようなスレシホールドレベルL
thを有し、エンベロープ検出信号ENVがこのスレシホ
ールドレベルLthを越えない状態のときスライドモード
信号SLIDをPNロツク用VCO15に与えることに
よつてこのスライドモード状態を維持させる。これに対
してエンベロープ検出信号ENVがスレシホールドレベ
ルLthを越えたときスライドモード信号SLIDを消失
させる。
The CPU 8 crosses the threshold value L when the envelope detection signal ENV rises to the peak value.
When the envelope detection signal ENV has th and the envelope detection signal ENV does not exceed the threshold level L th , the slide mode signal SLID is applied to the PN lock VCO 15 to maintain the slide mode state. On the other hand, when the envelope detection signal ENV exceeds the threshold level L th , the slide mode signal SLID disappears.

このようにしてPN信号PNSの位相が受信信号に含ま
れているPN信号の位相に追従する状態に制御され、か
くして相関がとれた状態を維持するようになされてい
る。この結果エンベロープ検出回路13−ローパスフイ
ルタ14及びCPU8−PNロツク用VCO15−PN
信号発生回路7−掛算回路6のループによつてPNロツ
クループが形成される。
In this way, the phase of the PN signal PNS is controlled so as to follow the phase of the PN signal contained in the received signal, thus maintaining a correlated state. As a result, the envelope detection circuit 13-the low-pass filter 14 and the CPU 8-PN VCO 15-PN for the lock
A PN lock loop is formed by the loop of the signal generating circuit 7 and the multiplying circuit 6.

これに加えて、測位装置は、タイマ16を有し、衛星か
らの信号を測位装置が受信した時刻を計時するようにな
されている。タイマ16は測位装置が搭載する時計(こ
れをユーザ時計と呼ぶ)から所定時間(例えば1
〔s〕)ごとに与えられるリセツト信号PPSを受けて
リセツトし、所定時間(例えば20〔ns〕)ごとに到
来するクロツク信号CKによりカウントし、PN信号発
生回路7よりエポツク信号EPが与えられたとき受信時
刻情報を表わすカウント値NをCPU8に送出して伝播
時間を演算させるようになされている。
In addition to this, the positioning device has a timer 16 and measures the time when the positioning device receives a signal from a satellite. The timer 16 is a predetermined time (for example, 1
The reset signal PPS given every [s]) is received and reset, counted by the clock signal CK coming every predetermined time (for example, 20 [ns]), and the PN signal generation circuit 7 gives the epoch signal EP. At this time, the count value N representing the reception time information is sent to the CPU 8 to calculate the propagation time.

この第4図の構成において、第1〜第4チヤンネルデー
タ受信回路DTR1〜DTR4の全てがロツク状態にあ
り、受信データLDA及び受信時刻情報NがCPU8に
与えられると、CPU8は上述の(1)式に従う4つの
関係式から測位装置(観測点)の位置を演算する。その
演算結果は表示装置17により表示される。
In the configuration shown in FIG. 4, when all of the first to fourth channel data receiving circuits DTR1 to DTR4 are in the lock state and the received data LDA and the reception time information N are given to the CPU8, the CPU8 causes the above-mentioned (1). The position of the positioning device (observation point) is calculated from four relational expressions according to the formula. The calculation result is displayed on the display device 17.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

この第4図の測位装置において、例えば電源投入時のよ
うな測位動作開始時にPNロツクループ及びドツプラー
シフトロツクループをロツク状態に引込むために、第1
に時刻及びおおよその位置等の初期情報を破線で示す入
力装置18を介して入力する必要があつた。この場合に
は操作が煩雑となり、また、入力する初期情報の収集動
作を要するという欠点がある。
In the positioning apparatus shown in FIG. 4, the first PN lock loop and the Doppler shift lock loop are brought into the lock state when the positioning operation is started, for example, when the power is turned on.
In addition, it is necessary to input initial information such as time and approximate position via the input device 18 indicated by a broken line. In this case, there are disadvantages that the operation becomes complicated and the operation of collecting the input initial information is required.

第2に、第4図に破線で示すバツクアツプメモリ19を
設け、このバツクアツプメモリ19に初期情報を蓄えて
おいて動作開始時に用いる方法があつた。しかし、動作
開始時の最新情報を初期情報としないためそれら情報が
大幅に異なるときには測位動作に入ることができなくな
るおそれがあつた。
Secondly, there is a method in which a backup memory 19 shown by a broken line in FIG. 4 is provided, and initial information is stored in the backup memory 19 to be used at the time of starting the operation. However, since the latest information at the start of the operation is not used as the initial information, there is a possibility that the positioning operation cannot be started when the information is significantly different.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、操作員を
煩わすことなく自動的に初期情報を設定して通常の測位
動作に移行させることができる測位装置の提供を目的と
する。
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a positioning device capable of automatically setting initial information and shifting to a normal positioning operation without bothering an operator.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

かかる目的を達成するため本発明においては、動作開始
時にCPU8がPN信号PNS及びドツプラーシフト制
御信号DPCを逐次変更してPNロツクループ及びドツ
プラーシフトロツクループを共にロツクさせるように制
御して1つの人工衛星からの信号を受信し、その受信信
号LDAより初期情報を得ようとする。
In order to achieve such an object, in the present invention, the CPU 8 controls the PN signal PNS and the Doppler shift control signal DPC sequentially at the start of operation to control both the PN lock loop and the Doppler shift lock loop to lock them. It receives a signal from an artificial satellite and tries to obtain initial information from the received signal LDA.

〔作用〕[Action]

CPU8は動作開始時に起動時間のプログラムを実行す
る。最初に、PN信号発生回路7からPN信号PNSを
発生させると共に、ドツプラーシフトロツク用VCO1
0の中心周波数を設定し、それを逐次変更してPNロツ
クループ及びドツプラーシフトロツクループをロツクさ
せるようにする。ロツクされると、CPU8は復調回路
12からの受信信号LDAから時刻情報及び衛星の軌道
情報を取込んで観測点の概略位置を演算する。最後にC
PU8は受信信号LDAから全人工衛星の軌道情報を取
込んで、その後に通常の動作プログラムを実行する。
The CPU 8 executes the program of the start time at the start of the operation. First, a PN signal PNS is generated from the PN signal generating circuit 7, and a VCO1 for Doppler shift lock is generated.
A center frequency of 0 is set and is sequentially changed to lock the PN lock loop and the Doppler shift lock loop. When locked, the CPU 8 fetches the time information and the satellite orbit information from the received signal LDA from the demodulation circuit 12 and calculates the approximate position of the observation point. Finally C
The PU 8 takes in the orbit information of all artificial satellites from the received signal LDA, and then executes a normal operation program.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面について本発明の一実施例を詳述する。CPU
8は通常の測位動作を行なわせるプログラムの他に、動
作開始時例えば電源投入時に初期情報を設定させる第1
図に示すプログラムを実行する。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. CPU
Reference numeral 8 is a program for setting initial information at the start of operation, for example, at power-on, in addition to a program for performing normal positioning operation.
Run the program shown.

CPU8はステツプSP1において第1チヤンネルデー
タ受信回路DTR1にPN信号PNS及びドツプラーシ
フトロツク用VCO10の中心周波数を指示するドツプ
ラーシフト制御信号DPCを与える。次いで、ステツプ
SP2において、CPU8は第1チヤンネルデータ受信
回路DTR1がロツク状態にあるか否かを判断し、否定
結果が得られるとステツプSP1に戻つてPN信号及び
ドツプラーシフト制御信号DPCを与え直す。
In step SP1, the CPU 8 supplies the first channel data receiving circuit DTR1 with the PN signal PNS and the Doppler shift control signal DPC indicating the center frequency of the Doppler shift lock VCO 10. Next, in step SP2, the CPU 8 determines whether or not the first channel data receiving circuit DTR1 is in the lock state, and when a negative result is obtained, the CPU 8 returns to step SP1 and reapplies the PN signal and the Doppler shift control signal DPC. .

初期情報を得るためには到来する人工衛星からの信号の
うち1つを受信すれば良い。しかしながら、電源投入時
には観測点側で受信できる人工衛星を特定できないし、
また、その位置も特定できない。そこで、ステツプSP
1及びステツプSP2を通じて1つの人工衛星の信号を
捜し出して受信しようとする。
To obtain the initial information, it is sufficient to receive one of the signals from the incoming satellites. However, when the power is turned on, the satellite that can be received at the observation point side cannot be specified,
In addition, its position cannot be specified. Therefore, step SP
1 and the signal of one artificial satellite is searched for and received through step SP2.

PN信号は上述したように人工衛星毎に異なる(従つ
て、18通存在する)ので、CPU8は任意にPN信号
PNSを選択して人工衛星のPN信号と相関が取れたか
をエンベロープ検出回路13からの出力ENVで判断す
ると共に、ドツプラーシフトによる信号の可変帯域10
〔kHz〕をC/N(Carrier/Noise)を考慮してほぼ6
00〔Hz〕毎に区切つてその1つにドツプラーシフトロ
ツク用VCO10の中心周波数を設定し、受信信号が得
られたかを復調回路12の出力LDAから判断する。そ
の結果、否定結果が得られるとドツプラーシフトロツク
用VCO10の中心周波数を切換えて再び判断しその動
作を繰返す。1つのPN信号について、ドツプラーシフ
トロツク用VCOの中心周波数をドツプラーシフトの可
変帯域全域に亘つて切換えても人工衛星からの信号を受
信できない場合には他のPN信号について上述の動作を
行なう。
Since the PN signal is different for each artificial satellite as described above (therefore, 18 signals exist), the CPU 8 arbitrarily selects the PN signal PNS to determine from the envelope detection circuit 13 whether the PN signal of the artificial satellite is obtained. Of the output signal ENV and the variable band of the signal due to Doppler shift 10
[KHz] is approximately 6 considering C / N (Carrier / Noise)
The center frequency of the VCO 10 for Doppler shift lock is set to one of the divisions every 00 [Hz], and it is judged from the output LDA of the demodulation circuit 12 whether the received signal is obtained. As a result, when a negative result is obtained, the central frequency of the VCO 10 for Doppler shift lock is switched, the judgment is made again, and the operation is repeated. For one PN signal, if the center frequency of the VCO for the Doppler shift lock is switched over the entire Doppler shift variable band and the signal from the artificial satellite cannot be received, the above operation is performed for the other PN signals. .

このようにすることによりステツプSP2でやがて肯定
結果が得られる。肯定結果が得られると、CPU8はス
テツプSP3で受信信号LDAから時刻情報を取込み、
ステツプSP4でその衛星の軌道情報を取込む。これら
時刻情報及び軌道情報から衛星の位置を特定することが
できる。
By doing so, an affirmative result is eventually obtained at step SP2. When a positive result is obtained, the CPU 8 fetches the time information from the received signal LDA in step SP3,
At step SP4, the orbit information of the satellite is fetched. The position of the satellite can be specified from the time information and the orbit information.

次いで、CPU8はステツプSP5でそれらの情報を基
に観測点の概略位置を例えば双曲線航法により演算す
る。仮りに信号が受信された人工衛星をSATとし、
その軌道を第2図に示すTRとし、異なる3時点での位
置をP1、P2、P3とする。位置P1において送出さ
れた信号の伝播時間(第3図に示すΔT)と、位置P2
において送出された信号の伝播時間との差より観測点の
概略位置PEは2点P1、P2を焦点とする回転双曲面
C1上にあると考えられる。また、位置P2において送
出された信号の伝播時間と、位置P3において送出され
た信号の伝播時間との差より観測点の概略位置PEは2
点P2、P3を焦点とする回転双曲面C2上にあると考
えられる。従つて、時点を異にする情報により多くの回
転双曲面を得てその交点として概略位置PEを演算する
ことができる。
Next, in step SP5, the CPU 8 calculates the approximate position of the observation point by hyperbolic navigation based on the information. Let's assume that the artificial satellite from which the signal was received is SAT i ,
The trajectory is TR shown in FIG. 2, and the positions at three different time points are P1, P2, and P3. The propagation time of the signal transmitted at the position P1 (ΔT shown in FIG. 3) and the position P2
It is considered that the approximate position PE of the observation point is on the rotating hyperboloid C1 having the two points P1 and P2 as the focal points from the difference with the propagation time of the signal transmitted at. Further, the approximate position PE of the observation point is 2 from the difference between the propagation time of the signal transmitted at the position P2 and the propagation time of the signal transmitted at the position P3.
It is considered to be on the rotating hyperboloid C2 having the points P2 and P3 as the focal points. Therefore, more rotational hyperboloids can be obtained from the information at different times, and the approximate position PE can be calculated as the intersection.

その後、CPU8は受信信号LDAから他の人工衛星の
軌道情報を取込む。ここで、各人工衛星からの信号の中
には、上述したように自己の軌道情報の他、精度は落ち
るが他の人工衛星についての軌道情報も含まれている。
After that, the CPU 8 fetches orbit information of other artificial satellites from the received signal LDA. Here, the signals from the artificial satellites include the orbital information of the artificial satellites as described above and the orbital information of other artificial satellites although the accuracy is lowered.

かくして、観測点の概略位置と、各人工衛星の軌道情報
から各人工衛星の仰角を計算して、仰角の大きい順に4
個の人工衛星を選択して各チヤンネルデータ受信回路D
TR1〜DTR4に割当て、その4つのチヤンネルデー
タ受信回路DTR1〜DTR4からの受信信号LDAを
基に4つの上述の(1)式を立てて測位演算を行なう通
常の動作ステツプSP7に移行する。
Thus, the elevation angle of each artificial satellite is calculated from the approximate position of the observation point and the orbit information of each artificial satellite, and the
Select each satellite and select each channel data receiving circuit D
The operation is assigned to TR1 to DTR4, and based on the received signals LDA from the four channel data receiving circuits DTR1 to DTR4, the above described four equations (1) are set up and the operation proceeds to the normal operation step SP7.

第1図の処理シーケンスを実行する実施例によれば、1
個の人工衛星からの信号を受信して測位動作に必要な初
期情報を得るようにしたので、改めて初期情報を入力し
なくて良く操作性を向上させることができ、また、初期
情報を予め持たなくて良い。
According to the embodiment for executing the processing sequence of FIG.
Since the signal from each artificial satellite is received to obtain the initial information necessary for the positioning operation, it is possible to improve the operability without inputting the initial information again, and to have the initial information in advance. You don't have to.

なお、上記実施例では第1チヤンネルデータ受信回路D
TR1を用いて1つの人工衛星からの信号を捜し出して
受信するようにしたが、全てのチヤンネルデータ受信回
路DTR1〜DTR4を用いて1つの人工衛星からの信
号を捜し出すようにしても良い。この場合には電源投入
から1つの人工衛星の信号受信までに要する時間を短縮
できる。
In the above embodiment, the first channel data receiving circuit D
Although the signal from one artificial satellite is searched and received by using TR1, the signal from one artificial satellite may be searched by using all the channel data receiving circuits DTR1 to DTR4. In this case, it is possible to shorten the time required from turning on the power to receiving a signal from one artificial satellite.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、通常の動作に移行させる
ために必要な初期情報を1つの人工衛星からの信号を受
信して得るようにしたので、予め初期情報を格納してお
く必要がなく、また動作開始時に改めて入力する必要が
ない測位装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the initial information necessary for shifting to the normal operation is obtained by receiving the signal from one artificial satellite, so that it is necessary to store the initial information in advance. It is possible to obtain a positioning device that does not have to be input again at the start of operation.

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

第1図は本発明による測位装置のCPU8の動作の説明
に供するフローチヤート、第2図は観測点の概略位置の
演算に用いた双曲線航法の説明に供する略線図、第3図
はGPSシステムの原理を示す略線図、第4図は従来考
えられていた測位装置を示すブロツク図、第5図はスラ
イドモードにおけるエンベロープ検出出力を示す信号波
形図である。 1……アンテナ、4……局部発振回路、5、11……バ
ンドパスフイルタ、8……CPU、10……ドツプラー
シフトロツク用VCO、13……エンベロープ検出回
路、15……PNロツク用VCO、16……タイマ、D
TR1〜DTR4……第1〜第4チヤンネルデータ受信
回路。
FIG. 1 is a flow chart for explaining the operation of the CPU 8 of the positioning device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the hyperbolic navigation used to calculate the approximate position of the observation point, and FIG. 3 is a GPS system. FIG. 4 is a block diagram showing a positioning device which has been conventionally considered, and FIG. 5 is a signal waveform diagram showing an envelope detection output in the slide mode. 1 ... Antenna, 4 ... Local oscillation circuit, 5, 11 ... Bandpass filter, 8 ... CPU, 10 ... VCO for Doppler shift lock, 13 ... Envelope detection circuit, 15 ... VCO for PN lock , 16 ... Timer, D
TR1 to DTR4 ... First to fourth channel data receiving circuits.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】人工衛星から到来するスペクトラム拡散信
号でなる受信信号に含まれているPN信号との相関をと
つて逆拡散出力信号を得た後この状態を維持するPNロ
ツクループと、上記逆拡散出力信号に基づいて得られる
信号に生ずるドツプラーシフトを補正すると共に上記受
信信号を復調するドツプラーシフトロツクループと、所
定数の上記人工衛星について復調された受信信号に含ま
れる該人工衛星の軌道情報及び時刻情報に基づいて観測
点の位置を演算する演算手段とを具えた測位装置におい
て、 上記演算手段は 動作開始時に、1つの上記人工衛星について上記PNロ
ツクループ及びドツプラーシフトロツクループが共にロ
ツク状態となつたとき、その復調された受信信号に含ま
れる上記情報に基づいて、上記人工衛星の位置及び観測
点までの信号伝播時間を、互いに異なる時点において複
数回求めることにより、観測点の概略位置を演算する手
段と、 この概略位置において受信可能な上記人工衛星の中から
所定数の人工衛星を選択して観測点の位置を演算する手
段と を具えることを特徴とする測位装置。
1. A PN lock loop which maintains this state after obtaining a despread output signal by correlating with a PN signal included in a received signal which is a spread spectrum signal coming from an artificial satellite, and said despreading. A Doppler shift lock loop for correcting a Doppler shift occurring in a signal obtained based on an output signal and demodulating the received signal, and an orbit of the artificial satellite included in the received signal demodulated for a predetermined number of the artificial satellites. In a positioning device comprising a calculation means for calculating the position of an observation point based on information and time information, the calculation means has both the PN lock loop and the Doppler shift lock loop for one artificial satellite at the start of operation. When the state is reached, the position of the artificial satellite and the position of the artificial satellite are determined based on the information included in the demodulated received signal. Means for calculating the approximate position of the observation point by calculating the signal propagation time up to the measurement point multiple times at different times, and selecting a predetermined number of artificial satellites from the artificial satellites that can be received at this approximate position And a means for calculating the position of the observation point.
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