JPH08262123A - 方向検出可能なgps受信装置 - Google Patents

方向検出可能なgps受信装置

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JPH08262123A
JPH08262123A JP6252895A JP6252895A JPH08262123A JP H08262123 A JPH08262123 A JP H08262123A JP 6252895 A JP6252895 A JP 6252895A JP 6252895 A JP6252895 A JP 6252895A JP H08262123 A JPH08262123 A JP H08262123A
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JP
Japan
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antenna
signal
receiver
gps
phase
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6252895A
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English (en)
Inventor
Koichi Murakami
浩一 村上
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、自己の設置位置だけでなく、自己の
設置方向も探知することができるGPS受信装置を提供
することを目的とする。 【構成】アンテナA及びアンテナBと、信号切替手段3
と、GPS受信機6と、位相測定手段4と、方位計算手
段5を具備し、信号切替手段3は、アンテナAとアンテ
ナBからの信号経路を選択してGPS受信機6にGPS
衛星信号を出力し、GPS受信機6は、アンテナA又は
アンテナB自身の位置情報を出力し、位相測定手段4は
GPS受信機6から入力した情報に基づき、両アンテナ
の受信した信号搬送波の位相を測定し、方位計算手段5
は、位相測定手段4から入力した測定値から両アンテナ
2の位相差を得、GPS受信機6から信号該当衛星の軌
道情報を得、両アンテナ間の基線の方向を計算し、方位
信号を出力するとともに、信号切替信号を信号切替手段
3に出力することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、方向探知機機能を付加
したGPS受信機に関する。本発明に係るGPS受信装
置は、自己の方向を探知することが要求される製品にも
利用することができる。ここでGPS(global positio
ning system )とは、全地球位置発見システムをいう。
【0002】
【従来の技術】図5に従来の技術の構成を示すブロック
図を示す。図5において、1はGPS衛星信号を受信す
るところのアンテナAである。23は従来のGPS受信
機であり、適当な衛星を複数個選択し、それらの航法メ
ッセージ等の情報から、装置自身の位置を検出し、位置
情報のみを出力する。
【0003】すなわち従来のGPS受信装置には、GP
Sの衛星から送られてくる航法メッセージを解読し、測
位に必要な情報、即ち、衛星軌道、衛星電波信号発信時
刻、電離層などによる電波信号伝播時間の誤差分データ
を得、それらの情報をもとに自己の位置を測位する機能
しかなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のGPS受信装置
では自分自身の位置は検出できるが、その装置自身が設
置された方向を検出することはできない。従って、回転
運動が問題となるものに搭載した場合、GPS装置に加
えて、回転を感知する何等かの装置を併用する必要があ
る。
【0005】しかし、回転を正確に感知することは、一
般に困難な技術であり、計測量には誤差を伴う。さら
に、その誤差が時間とともに積算する。即ち、ドリフト
が発生する。
【0006】本発明は、これらの問題を解決することが
できる装置、すなわちGPS装置自身に、自己の向いて
いる方向を検出する能力を付加し、先にのべたような回
転運動体へのGPS装置のみで適用を可能にする装置を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】GPS衛星からの信号
を、一定の間隔で設置した2個のアンテナを1組として
受信し、両アンテナ間の位相差を検出する。同時に、衛
星の軌道情報を、GPS装置の従来の機能が、解読する
ところの、航法メッセージから得る。
【0008】これらの情報から、従来装置の有する機能
の位置検出に加えて、GPS装置が設置されている方向
即ち、ここでは2つのアンテナ間の基線の方向も検出す
る。すなわち、 (第1の手段)本発明に係る方向検出可能なGPS受信
装置は、(A)一定の間隔で設置したアンテナA及びア
ンテナBと、(B)信号切替手段と、(C)GPS受信
機と、(D)位相測定手段と、(E)方位計算手段を具
備し、(F)前記信号切替手段は、アンテナAとアンテ
ナBからの信号経路を選択してGPS受信機にGPS衛
星信号を出力し、(G)前記GPS受信機は、アンテナ
A又はアンテナB自身の位置情報を出力し、(H)前記
位相測定手段は、GPS受信機から入力した情報に基づ
き、両アンテナの受信した信号搬送波の位相を測定し、
(I)前記方位計算手段は、位相測定手段から入力した
測定値からアンテナAとアンテナBの位相差を得、GP
S受信機から信号該当衛星の軌道情報を得、アンテナA
とアンテナB間の基線の方向を計算し、方位信号を出力
するとともに、信号切替手段の信号切替タイミングを管
理し、信号切替信号を信号切替手段に出力することを特
徴とする。 (第2の手段)本発明に係る方向検出可能なGPS受信
装置は、(A)一定の間隔で設置したアンテナA及びア
ンテナBと、(B)GPS受信機A及びGPS受信機B
と、(C)位相測定手段と、(D)方位計算手段を具備
し、(E)前記GPS受信機Aは、アンテナAからGP
S衛星信号を受信し、アンテナA自身の位置情報を出力
し、(F)前記GPS受信機Bは、アンテナBからGP
S衛星信号を受信し、(G)前記位相測定手段は、GP
S受信機A及びGPS受信機Bから入力した情報に基づ
き、両アンテナの受信した信号搬送波の位相を測定し、
(H)前記方位計算手段は、位相測定手段から入力した
測定値からアンテナAとアンテナBの位相差を得、受信
機A又は受信機Bから信号該当衛星の軌道情報を得、ア
ンテナAとアンテナB間の基線の方向を計算し、方位信
号を出力するとともに、両受信機の信号処理タイミング
を管理し、両受信機を同期させる信号を受信機A又は受
信機Bに出力することを特徴とする。
【0009】
【作用】アンテナAはGPS衛星から送られてくる信号
を受信する。アンテナBもGPS衛星から送られてくる
信号を受信する。受信機により得たデータに基づき信号
搬送波の位相を測定する位相測定手段4は、アンテナA
及びアンテナBからの信号搬送波の位相を測定し、両者
間の位相差を求めるための値をアンテナAとアンテナB
間の基線の方向を計算する方位計算手段5に提供する。
【0010】アンテナA及びアンテナB間の基線の方向
を計算する方位計算手段5は、基線の長さと両アンテナ
間の位相差と衛星の軌道情報に基づき、アンテナAとア
ンテナB間の基線の方向を計算し、GPS装置の設置さ
れた方向として出力する。
【0011】
【実施例】
(第1実施例)本発明の第1実施例を図1〜図2に示
す。図1は本発明のGPS受信装置の第1実施例のブロ
ック線図を示す。
【0012】図1において、1はGPS衛星信号を受信
するところのアンテナAであり、2はGPS衛星信号を
受信するところのアンテナBである。アンテナAとアン
テナBは、一定の距離(例えば1/4波長)離して設置
する。 3はアンテナAとアンテナBからの信号経路を
選択する信号切替手段である。 4はアンテナA、もし
くはアンテナBにおける信号搬送波の位相を測定する位
相測定手段である。
【0013】5は位相測定手段4からの測定値から位相
差を得るとともに、信号該当衛星の軌道情報をGPS受
信機(以下受信機という)から得、アンテナの基線方向
を計算するとともに、信号切替手段の制御タイミングを
管理する方位計算手段である。 図2は第1実施例で実
行可能な方位算出のアルゴリズムを示す図である。
【0014】図2の説明を以下に示す。ステップ7にお
いて、アンテナAが信号を受ける。ステップ8におい
て、アンテナBは信号を受信する。
【0015】ステップ9において、信号経路をアンテナ
AからアンテナBに適当なタイミングを持って切り換え
る。ステップ10において、受信機で航法メッセージを
解読する。
【0016】ステップ11において、位相を検出する。
ステップ12において、アンテナAとアンテナBが共に
データを得たか確認する。
【0017】ステップ13において、適当なタイミング
でのアンテナ切替の命令を出す。ステップ14におい
て、位相差を算出する。ステップ15において、方位算
出の方程式を受信した衛星の数だけ作る。
【0018】ステップ16において、得られた、式が算
出可能条件を満たし、かつ、十分な数があるか調べる。
算出可能条件とは、例えば、位相差が0でないかであ
り、十分な数とは、例えば3次元方位検出の場合、3式
あるかなどである。
【0019】ステップ17において、方位算出の方程式
を解く。ステップ18において、アンテナAとアンテナ
Bで計られた位相値をもとに基線の前後方向を決定し、
最終的な方位情報を得る。
【0020】図2のステップ12〜18が方位計算手段
5において行なう作業を示す。 (第2実施例)本発明の第2実施例を図3〜図4に示
す。
【0021】図3は本発明の第2実施例のブロック図を
示す。図3において、1はGPS衛星信号を受信すると
ころのアンテナAであり、2はGPS衛星信号を受信す
るところのアンテナBである。
【0022】19は同期信号処理可能なGPS受信機で
ある。20は19と同様の装置であるが、位相に関する
情報のみを取り出せる簡易的なGPS受信装置である。
【0023】4はアンテナA、もしくはアンテナBにお
ける信号搬送波の位相を測定する位相測定手段である。
21は位相測定手段4から入力した測定値からアンテナ
AとアンテナB2の位相差を得、受信機20から信号該
当衛星の軌道情報を得、アンテナの基線方向を計算する
とともに、両受信機の信号処理タイミングを管理する方
位計算手段である。
【0024】図4は第2実施例で実行可能な方位算出の
アルゴリズムを示す図である。図4の説明を以下に示
す。ステップ22において、受信機A、受信機Bの信号
処理を同期させ、アンテナAとアンテナBの信号検出に
おける時間差をなくす。
【0025】ステップ7において、アンテナAから信号
を受ける。ステップ8において、受信機により航法メッ
セージを解読する。ステップ9において、位相を検出す
る。
【0026】ステップ11において、アンテナBから信
号を受信する。ステップ12において、受信機により航
法メッセージを解読する。ステップ13において、位相
を検出する。
【0027】ステップ14において、位相差を算出す
る。ステップ15において、方位算出の方程式を受信し
た衛星の数だけ作る。ステップ16において、得られた
式が算出可能条件を満たし、かつ、十分な数があるか調
べる。
【0028】ステップ17において、方位算出の方程式
を解く。ステップ18において、アンテナAとアンテナ
Bで計られた位相値をもとに基線の方向を決定し、最終
的な方位情報を得る。
【0029】前述のように、本発明装置により、(1)
アンテナAで受信された信号搬送波の位相と、アンテナ
Bで受信された信号搬送波の位相を測定し、(2)アン
テナAの受信信号とアンテナBの受信信号の間の位相差
を測定し、(3)衛星からの信号を解読することによ
り、アンテナAとアンテナB間の距離が既知であるの
で、衛星軌道、即ち、信号受信時の電波到来方向を知る
ことができる。(4)以上の情報を本発明装置で幾何学
的に結び付けることにより、アンテナAとアンテナB間
の基線の方向を求めることができる。
【0030】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 (1)本発明によれば、GPS受信装置自身に自己の設
置方向を探知する機能を付加することが可能であり、従
来のジャイロ装置のような高価で誤差要因が時間ととも
に積算する装置を組み合わせる必要がなくなる。 (2)また、装置自身も、2個のアンテナ間距離を、あ
る程度要求する以外は、小型化が可能であり、位置情報
に加えて、方位情報を必要な機器に容易に組み入れるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施例のブロック線図。
【図2】第1実施例のアルゴリズムを示す図。
【図3】本発明に係る第2実施例のブロック線図。
【図2】第2実施例のアルゴリズムを示す図。
【図5】従来の技術のみによるGPS受信装置のブロッ
ク図。
【符号の説明】
1…アンテナA、 2…アンテナB、 3…信号切替手段、 4…位相測定手段、 5,21…方位計算手段、 6,19,20,23…GPS受信機。
【手続補正書】
【提出日】平成7年6月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施例のブロック線図。
【図2】第1実施例のアルゴリズムを示す図。
【図3】本発明に係る第2実施例のブロック線図。
【図4】第2実施例のアルゴリズムを示す図。
【図5】従来の技術のみによるGPS受信装置のブロッ
ク図。
【符号の説明】 1…アンテナA、 2…アンテナB、 3…信号切替手段、 4…位相測定手段、 5,21…方位計算手段、 6,19,20,23…GPS受信機。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)一定の間隔で設置したアンテナA
    (1)及びアンテナB(2)と、(B)信号切替手段
    (3)と、(C)GPS受信機(6)と、(D)位相測
    定手段(4)と、(E)方位計算手段(5)を具備し、
    (F)前記信号切替手段(3)は、アンテナA(1)と
    アンテナB(2)からの信号経路を選択してGPS受信
    機(6)にGPS衛星信号を出力し、(G)前記GPS
    受信機(6)は、アンテナA又はアンテナB自身の位置
    情報を出力し、(H)前記位相測定手段(4)はGPS
    受信機(6)から入力した情報に基づき、両アンテナ
    (1、2)の受信した信号搬送波の位相を測定し、
    (I)前記方位計算手段(5)は、位相測定手段(4)
    から入力した測定値からアンテナA(1)とアンテナB
    (2)の位相差を得、GPS受信機(6)から信号該当
    衛星の軌道情報を得、アンテナAとアンテナB間の基線
    の方向を計算し、方位信号を出力するとともに、 信号切替手段(3)の信号切替タイミングを管理し、信
    号切替信号を信号切替手段(3)に出力することを特徴
    とする方位検出可能なGPS受信装置。
  2. 【請求項2】(A)一定の間隔で設置したアンテナA
    (1)及びアンテナB(2)と、(B)GPS受信機A
    (19)及びGPS受信機B(20)と、(C)位相測
    定手段(4)と、(D)方位計算手段(21)を具備
    し、(E)前記GPS受信機A(19)は、アンテナA
    (1)からGPS衛星信号を受信するとともに、アンテ
    ナA(1)自身の位置情報を出力し、(F)前記GPS
    受信機B(20)は、アンテナB(2)からGPS衛星
    信号を受信し、(G)前記位相測定手段(4)は、GP
    S受信機A(19)及びGPS受信機B(20)から入
    力した情報に基づき、両アンテナ(1、2)の受信した
    信号搬送波の位相を測定し、(H)前記方位計算手段
    (21)は、位相測定手段(4)から入力した測定値か
    らアンテナA(1)とアンテナB(2)の位相差を得、
    受信機A又は受信機Bから信号該当衛星の軌道情報を
    得、アンテナAとアンテナB間の基線の方向を計算し、
    方位信号を出力するとともに、 両受信機(19、20)の信号処理タイミングを管理
    し、両受信機(19、20)を同期させる信号を、受信
    機A又は受信機Bに出力することを特徴とする方位検出
    可能なGPS受信装置。
JP6252895A 1995-03-22 1995-03-22 方向検出可能なgps受信装置 Withdrawn JPH08262123A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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