JPH0682586U - Ｇｐｓ航法装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 これから航行する地域の位置，時刻により最
適衛星番号の組み合わせを予め算出しておき、最適配置
衛星番号をメモリから読み出すことにより、ある位置，
時刻での受信衛星の中で最適衛星の組み合わせを即座に
選択して精度の良い位置測定を行う。 【構成】 ＧＰＳを構成する人工衛星からの電波を受信
するアンテナ１０と、アンテナ１０からの受信信号より
現在の位置，高度，時刻を算出するための信号を検出
し、この信号により現在の位置，高度，時刻を演算する
受信演算処理部１１と、受信演算処理部１１で算出した
位置等を出力する表示部１２と、これから航行する地域
の位置，時刻により予め算出したＧＰＳ最適配置衛星番
号の組み合わせを格納した最適配置衛星番号用メモリ１
３とから構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は衛星から信号を受信し、使用者の位置を計算し表示するＧＰＳ航法装 置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

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 電波を送給してその現在位置，走行速度等を確認ないし決定するために、近年、 ＧＰＳ測位装置の有用性が注目を集めている。

【０００３】 このＧＰＳ測位装置は、 1) 全世界で何時でも連続して利用できる、 2) 位置，速度の測定精度が極めて高い、 3) 利用者数に制限がない。 等の特徴を備えており、このような観点からすればＧＰＳ測位装置を利用する客 体は、船舶，航空機に限ることなく、自動車等の車両にもその対象となってしか るべきである。

【０００４】 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。

【０００５】 ところが、従来のＧＰＳ航法装置は、最良の位置測定精度が得られるように、 常時現在の可視衛星から４つの衛星の組み合わせでＧＤＯＰ（衛星の幾何学的配 置による精度劣化）値を計算し、この値の最良の衛星組み合わせを見つけ出し、 それらの衛星電波の受信を行って位置測定している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】 このため、前記のＧＤＯＰ値の最良の衛星組み合わせを見つけ出すには、例え ば可視衛星を９個とすると１２６通りの組み合わせでＧＤＯＰ値を計算する必要 があり、最良の組み合わせを見つけ出すため、所要時間が長くかかったという欠 点があった。また、この算出所要時間を短縮するために、高速で高機能の計算機 が必要となり、ＧＰＳ航法装置の価格を上昇させるという欠点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、この欠点を解決するために、予め位置，時刻のパラメータにより最 適配置衛星番号の組み合わせの計算を行っておき、この結果を位置，時刻により 探索しやすいように格納したメモリをＧＰＳ航法装置内に設置しておき、適宜必 要に応じて最適配置衛星番号をメモリ内から読み出すことにより、その位置，時 刻での受信衛星の中で最適衛星の組み合わせを即座に選択して常時、精度の良い 位置測定を行い、使用者に提供するものである。

【０００８】

【実施例】

図１は本考案装置の一実施例のブロック図である。図において、１０はアンテ ナ、１１は受信演算処理部、１２は表示部、１３は最適配置衛星番号用メモリで ある。

【０００９】 次に動作について説明する。 周知の通り、ＧＰＳ衛星を利用して船舶または車両や航空機等の移動物体の走 行速度、方位並びに現在地点を測定する際には、送信されてくるＧＰＳ電波の振 幅を電圧の変化としてとらえ、従って、複数個の人工衛星の送信電波の中から所 定のレベル以上の送信電波に係わる電圧が得られる人工衛星を選択する。

【００１０】 すなわち、受信演算処理部１１内では各ＧＰＳ衛星に与えられたＰＮコードに よって変調されたＧＰＳ衛星送信電波を周波数変換器によって周波数変換し、こ れを増幅すると共に、相関器において、ＰＮコード発生器から送給されてくる信 号によって、ＰＮ復調を行う動作をする。すなわち、ＧＰＳ衛星からの送信電波 はＰＮコードによって拡散スペクトル化されているために、ここで、前記ＰＮコ ード発生器からの信号によって逆拡散され、次いで、同期検波が行われる。この 同期検波信号は前記ＰＮコード発生器に再び導入されて、常に送信されてくるＰ Ｎコードを含む電波との逆拡散がとられるようにＰＮコード発生器の信号発生制 御を行う。

【００１１】 一方、このようにして得られた受信電波に係わる信号は基準発振器から送給さ れてくるクロック周波数に基づき計数されて疑似距離データが得られる。

【００１２】 すなわち、ここでは移動物体に搭載されている時計装置と人工衛星に搭載され ている原子時計との間の時刻オフセットがあることから、ここではこの時刻オフ セットを含む距離データとして疑似データが得られる。

【００１３】 ところで、前記の通り、衛星受信用アンテナ１０で受信した衛星電波より４個 の衛星に対しての疑似距離を受信演算処理部１１が前記のプロセスによって得た 場合、この疑似距離データと、以前、既に受信して得られている航法メッセージ データから導き出される４個の衛星の衛星位置とにより測位航法方程式をたて、 これを解くことによって、当該車両の現在位置，高度，時刻を求めることが可能 となる。これを表示部１２に出力する。

【００１４】 任意の位置及び時刻における最適衛星の組み合わせは、本考案に係わる装置で 測定するか、あるいは他の適宜な手段で測定した全ＧＰＳ衛星の軌道データ（ア ルマナック）に基づいて、先ず、受信点で現在どの衛星が視野の中にいるかどう かを判定し、その後、可視衛星と判定した衛星の中から４個の衛星の組み合わせ でＧＤＯＰ値を算出し、このＧＤＯＰ値の最小の衛星組み合わせがその位置及び 時刻での最適衛星の組み合わせであるとして算出される。

【００１５】 次いで、ＧＤＯＰ値が第２番目に小さくなる衛星の組み合わせを求め、更に、 ＧＤＯＰ値が第３番目・・・第ｉ番目に小さくなる衛星の組み合わせを求める。 上記の算出方法により算出された最適配置衛星番号は、位置及び時刻をパラメー タとして、緯度，経度を例えば１０分の位置間隔として１日２４時間を１分の時 間間隔で算出し、その算出結果を図２のようにメモリに格納したものが最適配置 衛星番号用メモリ１３である。

【００１６】 本考案装置が車載用として用いられたときに、建物等の遮蔽物により最適衛星 組み合わせに含まれる衛星のいずれかが受信不能となり、そのときの衛星の組み 合わせでは位置が求められなくなったときには、第２番目の組み合わせにより位 置を求める。第２番目の衛星の組み合わせでも位置が求められないときには、第 ３番目・・・第ｉ番目の組み合わせにより位置を求める。

【００１７】 前記受信演算処理部１１では、測定した位置，時刻により、最適配置衛星番号 用メモリ１３から現在の位置，時刻における最良測定精度で位置測定が可能な衛 星の番号の組み合わせを読み出し、現在受信している衛星番号と比較し、変更す る衛星があれば交換して、最良測定精度の測位を行い、使用者に精度の良い位置 を常に提供することが可能となる。

【００１８】

【考案の効果】

上述したように本考案は、現在の位置，高度，時刻を用いて最適衛星番号を短 時間に探索することができるから、高速度で移動する物体に本考案を適用すれば 、常に最良の測定精度位置を算出することができる。また、ＧＤＯＰ値計算に必 要な高速高機能計算機を安価な計算機に置き換えることによりＧＰＳ航法装置の コストを低下する利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるＧＰＳ航法装置のブロック図であ
る。

【図２】本考案の最適配置衛星番号メモリの格納データ
の内容を示す図である。

【符号の説明】

１０ アンテナ １１ 受信演算処理部 １２ 表示部 １３ 最適配置衛星番号用メモリ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＧＰＳを構成する人工衛星からの電波を
   受信するアンテナと、該アンテナからの受信信号より現
   在の位置，高度，時刻を算出するための信号を検出し、
   この信号により現在の位置，高度，時刻を演算する受信
   演算処理部と、該受信演算処理部で算出した位置等を出
   力する表示部と、これから航行する地域の位置，時刻に
   より予め算出したＧＰＳ最適配置衛星番号の組み合わせ
   を格納した最適配置衛星番号用メモリとから構成するこ
   とを特徴とするＧＰＳ航法装置。