JPH0735841A - Gps自位置検出装置 - Google Patents

Gps自位置検出装置

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JPH0735841A
JPH0735841A JP20003093A JP20003093A JPH0735841A JP H0735841 A JPH0735841 A JP H0735841A JP 20003093 A JP20003093 A JP 20003093A JP 20003093 A JP20003093 A JP 20003093A JP H0735841 A JPH0735841 A JP H0735841A
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JP
Japan
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time
gps
timepiece
clock
artificial
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JP20003093A
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English (en)
Inventor
Atsushi Takeuchi
内 淳 竹
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Funai Electric Co Ltd
Original Assignee
Funai Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要な受信衛星数を1個削減しても自位置検
出が可能なGPS自位置検出装置。 【構成】 複数の人工衛星からの電波を捕捉するアンテ
ナ部1と、捕捉した電波を周波数変換する受信処理部2
と、受信処理された受信信号から人工衛星についての位
置情報および時間情報を検出する信号処理部3と、クロ
ックパルスを発生して時刻カウントを行う内部時計5
と、人工衛星のGPS時計と内部時計との同期較正を行
う内部時計補正部6と、信号処理部の信号処理を制御す
るとともに、内部時計時間と人工衛星の時間情報とを比
較して算出した偏差データを内部時計補正部へ送出して
内部時計をGPS時計に同期制御し、演算上の未知数と
なる時間偏差を解消して、未知数の演算に必要な受信衛
星数を削減した受信位置演算処理を行う演算制御部4と
で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GPS(Global
Positioning System:全世界測位
システム)による自位置検出装置に関し、詳しくは人工
衛星に搭載するGPS時計と位置検出装置の内部時計と
を同期させることにより、必要な受信衛星数を削減でき
るGPS自位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のGPS測位装置の説明図で
ある。GPSシステムでは複数の例えば4個の人工衛星
200〜500が送出した電波を受信して、4個の人工
衛星200〜500の位置および人工衛星が送出した電
波が受信位置100で受信される場合の電波の伝播遅延
を検出し、これらの情報から受信位置100を測定する
ものである。いま、仮に受信位置100の位置を(x:
緯度,y:経度,z:高度)、同様に第一の人工衛星2
00の位置を(x1 ,y1 ,z1 )とすれば、受信位置
100と人工衛星200間の距離D1は、 D1={(x1 −x)2 +(y1 −y)2 +(z1 −z)21/2 …(1) で表される。また、この時の人工衛星200の送信時刻
をt1 、受信位置100における受信時刻をtとすれ
ば、この間の伝播遅延T1=(t−t1 )であり、人工
衛星200と受信位置100間の距離D1=T1×cで
表される。なおこの場合の「c」は光速である。
【0003】そこで、1個の人工衛星200から電波が
与えられると1個の関係式として、 {(x1 −x)2 +(y1 −y)2 +(z1 −z)21/2 =T1×c…(2) 得られる。ここで、真の伝播遅延T1は受信位置100
のGPS測位装置で測定された伝播遅延T1′(人工衛
星の信号中には基準時間情報として6秒毎のPN信号が
挿入されているので、電波遅延を測定できる)と、人工
衛星200に搭載されているGPS時計(原子時計)と
受信位置100のGPS測位装置に搭載されている内部
時計(Xtal発振器)の時間偏差(ずれ)t0 との
差、T1=T1′−t0 と表すことができる。
【0004】従って(2)式は {(x1 −x)2 +(y1 −y)2 +(z1 −z)21/2 =(T1′−t0 )×c…(3) と表すことができる。この式中、未知数は受信位置10
0を特定する、x,y,zとGPS時計と内部時計間の
時間偏差t0 の4つである。従って同時に受信した人工
衛星200〜500の真の電波遅延がそれぞれT1=T
1′−to ,T2=T2′−to ,T3=T3′−t
0 ,T4=T4′−t 0 とすれば、次の(4)〜(7)
式が成立する。 {(x1 −x)2 +(y1 −y)2 +(z1 −z)21/2 =(T1′−t0 )×c…(4) {(x2 −x)2 +(y2 −y)2 +(z2 −z)21/2 =(T2′−t0 )×c…(5) {(x3 −x)2 +(y3 −y)2 +(z3 −z)21/2 =(T3′−t0 )×c…(6) {(x4 −x)2 +(y4 −y)2 +(z4 −z)21/2 =(T4′−t0 )×c…(7) この4式を解くことにより受信位置100における
「x,y,z」を求めることができる。なお、船舶や平
坦地を走行する車両等の場合で z:高度が必要ない場
合は、受信衛星1個(例えば衛星500)を省略し、3
個の衛星200、300、400からの電波を受信して
受信位置100の「x:緯度,y:経度」を求めること
ができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示す従来技術においては、例えば3個の人工衛星200
〜400からの電波を受信して、高度zを除く緯度x、
経度yを求めるような場合に、図3に示すように人工衛
星400からの電波がビル600や山脈等の障害物のた
めに受信不能となることが多々発生し、受信不能期間は
受信位置100の位置測定ができなくなるという問題が
あった。
【0006】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであり、正常に電波受信可能な期間に人工衛星のGP
S時計とGPS自位置検出装置の内部時計を同期、較正
しておき、未知数である時間偏差t0 =0とすることに
よって、2個の人工衛星からの電波受信のみ可能な状態
でも受信位置の緯度x、経度yを求めることができるG
PS自位置検出装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、GPSに属する複数個の人工衛星より位置情
報および時間情報を含む電波を受信して受信点の位置を
測定する測位装置において、複数の人工衛星からの電波
を捕捉するアンテナ部と、該アンテナ部が捕捉した電波
の周波数変換等受信処理を行う受信処理部と、該受信処
理部により処理された受信信号から前記複数の人工衛星
についての位置情報および時間情報検出を行う信号処理
部と、クロックパルスを発生して時刻カウントを行う内
部時計と、前記人工衛星のGPS時計と前記内部時計と
の同期較正を行う内部時計補正部と、前記信号処理部に
おける信号処理を制御し、前記内部時計時間と人工衛星
の時間情報とを比較し算出した偏差データを前記内部時
計補正部へ送出して前記内部時計をGPS時計に同期制
御し演算上の未知数となる偏差を解消して、該未知数の
演算に必要な受信衛星数を削減した受信位置演算処理を
行う演算制御部を備えている。
【0008】
【作用】上記構成とすることにより、演算制御部は信号
処理部において検出した人工衛星の時間情報と、自装置
の内部時計から入力した内部時計時間を比較することに
より、人工衛星に搭載するGPS時計と内部時計との時
間ずれを表す偏差データを算出して内部時計補正部へ送
出し、内部時計をGPS時計に同期較正して位置演算上
の未知数である両時計間の時間偏差をゼロにしておくの
で、3個の人工衛星から電波を受信して位置測定を行っ
ている場合に2個の人工衛星から電波を受信できれば位
置測定が可能になる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図1は本発明の一実施例によるGPS自位置検出
装置のブロック図である。
【0010】図1に示す本実施例は、人工衛星から受信
されるスペクトラム拡散信号の搬送波を捕捉受信するア
ンテナ部1と、アンテナ部1で捕捉した搬送波を周波数
変換して処理可能な中間周波に変換する受信処理部2
と、受信処理部2の出力中間周波信号に含まれる人工衛
星からのスペクトラム拡散信号を、逆拡散処理して復調
し位置情報と時間情報を検出するCPU制御のPNロッ
クループおよびドップラーシフトロックループによる信
号処理部3と、水晶発振器による発生クロックを逓倍し
て時刻カウンタによりカウント出力する内部時計5と、
内部時計5のクロック位相をPLL等の方式により補正
ロックする内部時計補正部6と、信号処理部3における
PNロックループおよびドップラーシフトロックループ
の制御を行い、検出した人工衛星からの時間情報と内部
時計5の時間偏差(時刻データ)により内部時計5をG
PS時計に同期させ、2個の人工衛星からの情報のみで
も受信位置100の位置x,yを演算できる演算制御部
4とで構成される。
【0011】つぎに動作について説明する。受信処理部
2でアンテナ部1より入力する人工衛星からの搬送波
を、例えば2段周波数変換して10.7MZHの中間周
波に落として信号処理部3へ送る、信号処理部3ではP
NロックループのPN信号発生、PNロックVCO、乗
算回路等により、人工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、逆拡散処理したのちドッ
プラーシフトロックループの復調回路で受信データが復
調されて演算制御部4に取り込まれる。
【0012】一方、GPS自位置検出装置の内部時計5
は、例えばXtalにより10MHZのクロックパルス
を発生し、10逓倍して時刻カウンタにより100MH
Z、つまり10nsごとのカウントを行う。また別に、
10MHZを分周して1秒間隔のリセット信号を時刻カ
ウンタに与え、時刻カウンタは1秒間を10nsで刻ん
だ時刻信号を内部時刻として演算制御部4へ出力するよ
うに構成される。
【0013】演算制御部4は信号処理部3で検出した時
間情報から、世界標準時による日曜日午前0時0分0秒
を基準として、6秒ごとに挿入されているPNエポック
と呼ばれる時間目印を検出し、内部時計5の時刻カウン
タからの内部時刻とを比較演算して両者の時間偏差(ず
れ)を求め、この偏差データ(時刻データ)を内部時計
補正部6のPLLに与えて、人工衛星に搭載するGPS
時計時刻に内部時計時刻を位相ロックして同期させる。
【0014】本実施例のGPS自己位置検出装置では、
このように人工衛星に搭載するGPS時計による内部時
計の較正を常時行って、時間偏差t0 =0になるように
時刻修正しておくので、いま仮に、3個の人工衛星20
0,300,400を受信して、高度zを除く緯度x、
経度yを求めている状態とすれば、図3に示す従来例の
ように人工衛星400がビル600の影になって受信不
能になっても、従来例では位置演算上の未知数であった
時間偏差t0 が本実施例ではすでに未知数ではなく、真
の伝播遅延T1=T1′であって、この場合未知数は
x,yの2個になるので、2個の人工衛星200,30
0の電波を受信して受信位置100の緯度x,経度yを
求めることが可能になる。
【0015】従って、航空機や登山のように高度zが必
要な場合、従来は4個の人工衛星を受信しなければなら
なかったが、本実施例では受信衛星が3個の状態でも、
x,y,zを求めることが可能であり、平坦地のように
高度zが必要ない場合、従来は3個の人工衛星を受信し
てx,y,t0 を求めていたが、本実施例では受信衛星
が2個の状態でも、未知数の緯度x,経度yを求めるこ
とが可能になる。こうして求められた位置x,y,
(z),時刻は表示装置等に表示される。このような位
置演算上の未知数と必要な受信人工衛星数を表にして示
したものが図2である。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
GPSに属する人工衛星から受信した受信信号より、人
工衛星についての位置情報および時間情報を検出する信
号処理部と、クロックパルスを発生して時刻カウントを
行う内部時計と、人工衛星のGPS時計と内部時計との
同期構成を行う内部時計補正部と、信号処理部における
信号処理を制御するとともに、内部時計時間と人工衛星
の時間情報を比較算出した偏差データにより内部時計を
GPS時計に同期制御して演算上の未知数である時間偏
差を解消し、その演算に必要な受信衛星数を削減した受
信位置演算処理を行う演算制御部を備えたので、3個の
人工衛星からの電波を受信して緯度x,経度yを求める
場合に、障害物等により2個の衛星しか受信できない状
態でも緯度x,経度yを求めることが可能になり、自己
位置検出不能地域を減少させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるGPS自位置検出装置
のブロック図である。
【図2】本発明の演算上の未知数と必要な受信衛星数の
一覧表である。
【図3】従来のGPS測位装置の説明図である。
【符号の説明】
1 アンテナ部 2 受信処理部 3 信号処理部 4 演算制御部 5 内部時計 6 内部時計補正部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GPSに属する複数個の人工衛星より位
    置情報および時間情報を含む電波を受信して受信点の位
    置を測定する測位装置において、 複数の人工衛星からの電波を捕捉するアンテナ部と、該
    アンテナ部が捕捉した電波の周波数変換等受信処理を行
    う受信処理部と、該受信処理部により処理された受信信
    号から前記複数の人工衛星についての位置情報および時
    間情報検出を行う信号処理部と、クロックパルスを発生
    して時刻カウントを行う内部時計と、前記人工衛星のG
    PS時計と前記内部時計との同期較正を行う内部時計補
    正部と、前記信号処理部における信号処理を制御し、前
    記内部時計時間と人工衛星の時間情報とを比較し算出し
    た偏差データを前記内部時計補正部へ送出して前記内部
    時計をGPS時計に同期制御し演算上の未知数となる偏
    差を解消して、該未知数の演算に必要な受信衛星数を削
    減した受信位置演算処理を行う演算制御部を備えたこと
    を特徴とするGPS自位置検出装置。
JP20003093A 1993-07-19 1993-07-19 Gps自位置検出装置 Pending JPH0735841A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08265437A (ja) * 1995-03-27 1996-10-11 Nec Commun Syst Ltd タイムスタンプ情報補正方式
CN114488770A (zh) * 2022-01-13 2022-05-13 北京临近空间飞行器系统工程研究所 一种实现飞行器设备间动态时间同步的双冗余控制系统

Cited By (3)

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