JPH1048314A

JPH1048314A - 衛星受信装置及び衛星受信システム

Info

Publication number: JPH1048314A
Application number: JP8202580A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Hirai; 幸紀平井; Takayuki Kurokawa; 隆之黒川
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、人工衛星から送信された電波が複
数の伝搬経路で多重受信（マルチパス）されて位置デー
タに生じた誤差を減少させることを課題とする。【解決手段】ＧＰＳ受信装置３は、複数のＧＰＳ衛星
２からの電波を受信するアンテナユニット４と、アンテ
ナユニット４で受信された信号から現在位置を演算する
ＧＰＳ本体ユニット５と、現在位置の周辺地図を表示す
る操作・表示部６から構成されている。ＧＰＳ本体ユニ
ット５は、ＲＦコンバータ９とＧＰＳ復調・演算部１０
からなる。ＧＰＳ復調・演算部１０のＣＰＵ１４は、各
ＧＰＳ衛星からの擬似距離に基づき受信地点から当該Ｇ
ＰＳ衛星までの補正距離を算出し、擬似距離と補正距離
との差から受信チャンネルが間接受信しているか否かを
判定し、当該受信チャンネルが間接受信しているとき
は、当該受信チャンネルのロックを解除して再度当該受
信チャンネルによる受信周波数をサーチさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星からの電
波を受信し、受信した信号に基づいて現在位置を検出す
る衛星受信装置及び衛星通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】人工衛星からの電波を受信して現在位置
を求める衛星受信装置及び衛星受信装置を使用した衛星
通信システムとして全世界的側位システム：ＧＰＳ（Gl
obal Positioning System)を利用した商品開発（例え
ば、測量システムやナビゲーションシステム等）が進め
られている。このＧＰＳは、地球の大気圏外に打ち上げ
られた非静止衛星から放射された電波を受信して受信位
置を求める非静止衛星通信システムであり、軌道高度約
２万ｋｍに周期約１２時間、軌道傾斜角度５５度で６つ
の軌道面に２４個の人工衛星が配置されている。

【０００３】ＧＰＳで使用される人工衛星（以下「ＧＰ
Ｓ衛星」と称する）は、精密時刻標準として１０^-13／
日（１０ナノ秒／日）の高安定ルビジウム発振器とセシ
ウム発振器の原子時計を搭載している。そして、全ての
ＧＰＳ衛星の時刻信号がＧＰＳのシステム全体として管
理されている時刻に同期している。

【０００４】そのため、各ＧＰＳ衛星に搭載された原子
時計は、地上の制御局によって常にモニタされており、
定期的に更新された時刻補正データが衛星の軌道予測デ
ータと共に各ＧＰＳ衛星に送信され、各ＧＰＳ衛星から
はこの軌道予測データが電波により地上に向けて送信さ
れる。

【０００５】尚、ＧＰＳ衛星から送信された航法信号
は、ＰＮ（Pseudo Noise：擬似雑音）コードでスペクト
ル拡散変調されたＰＳＫ波（Phase Shift Keying：位相
偏移キーイング）で１５７５．４２ＭＨｚ（Ｌ１）と１
２２７．６ＭＨｚ（Ｌ２）の２種類の電波が送信されて
いる。このコードはＰコード（Precision Code) とＣ／
Ａコード（Clear and Acquisition Code) の２種類があ
る。Ｐコードは１０．２３Ｍｂｐｓ、周期１週間でＬ１
とＬ２の２波使用により電離層補正が行われ、精密測位
を可能にしている。Ｃ／Ａコードは、１．０２３Ｍｂｐ
ｓ、周期約１ミリ秒でＬ１のみを使用する。

【０００６】ＧＰＳを利用した測位方法には、次のよう
な原理的に方式の異なる２つの方法がある。として、
直接法による測位で複数の衛星からの電波を受け、その
航法情報（衛星の時刻、軌道要素等）を解読することに
より受信位置を直接算出する方法と、として干渉法に
よる測位方法で２地点に置いた受信装置でＧＰＳ衛星か
らの電波を受信し、２台の受信装置に到達する信号の到
達時間差から相対測位を行う方法とがある。

【０００７】上記の直接法では、受信装置が３個以上
のＧＰＳ衛星から送信された航法信号を受信し、受信装
置に内蔵された水晶時計の時刻と航法情報から得られる
衛星時刻との差から衛星までの距離を測定して受信点の
３次元的位置を求めることができる。実際には、受信装
置の時計自体がずれている可能性があるので、時計の誤
差は４個以上のＧＰＳ衛星から送信された観測データか
ら受信装置の位置座標と共に算出できる。

【０００８】このの直接法による測位精度は、Ｐコー
ドで１０ｍ以内、Ｃ／Ａコードで３０〜１００ｍ程度と
なる。尚、Ｃ／Ａコードの測位精度は、衛星の航法情報
（軌道、時刻）に故意に誤差を与えるＳＡ（Selective
Availability：選択利用）と呼ばれる利用制約により測
位精度の劣化が図られているが、一般にＣ／Ａコードを
使用する方法が自動車等の移動体測位方法として用いら
れている。

【０００９】また、上記の干渉法では、２台の受信装
置に到達する到達する信号の到達時間差から相対測位を
行うため、ＧＰＳ衛星から放射された電波の伝搬遅延及
びＧＰＳ衛星の時刻誤差等を相殺することができるとい
う利点があり、の直接法による測位よりも高い精度で
測位することができるので、測地・測量用としての開発
が進められている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようにしてＧＰＳ
衛星から電波が送信されてから受信されるまでの時間を
基に現在位置を求める衛星受信システムでは、各ＧＰＳ
衛星に精密な原子時計が搭載されているのに対し、衛星
受信装置には水晶発振器を有する時計が搭載されている
だけである。そのため、衛星受信装置の時刻情報に時計
オフセットが生じやすい。

【００１１】そこで、衛星受信装置では、３個以上（４
個〜１２個程度）のＧＰＳ衛星から送信された電波を同
時に受信し、各ＧＰＳ衛星と受信点との間の時計オフセ
ットを含んだ擬似距離データと各受信衛星の軌道位置デ
ータとから受信点の位置を演算している。そのため、衛
星受信装置には、４〜１２個の受信チャンネルが設けら
れている。

【００１２】また、ＧＰＳ衛星からの電波は、直進する
のではなく電離層あるいは成層圏、対流圏を通過する際
ある曲率で湾曲するため、受信地点からＧＰＳ衛星まで
の距離は擬似距離として算出される。しかも、ＧＰＳ衛
星は移動しながら電波を地上に向けて放射しているた
め、同一衛星からの電波を地上の広範囲で受信可能であ
る。

【００１３】ところが、ＧＰＳ衛星から送信された電波
は広範囲に放射されているため、衛星受信装置のアンテ
ナに直接受信される場合と、建物等に反射して間接的に
受信される場合がある。このように同一のＧＰＳ衛星か
ら送信された電波が複数の伝搬経路で多重受信される所
謂マルチパスが生じると、同一周波数の信号がある時間
差で複数回受信されてしまうため、算出された位置デー
タに誤差が入ってしまい受信地点からＧＰＳ衛星までの
正確な距離（擬似距離）を求めることができず、ディス
プレイに表示された現在位置が不正確なものになってし
まう。

【００１４】このようにＧＰＳ衛星から送信された電波
を受信して測位を行う衛星受信装置及び衛星受信システ
ムでは、マルチパスがあるとＧＰＳ衛星までの距離（擬
似距離）を正確に求めることができず、特に移動体の現
在位置を表示する場合には、頻繁にマルチパスが発生す
るため、ディスプレイに表示された現在位置の誤差が大
きくなるといった問題があった。

【００１５】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、上記問題を解消した衛星受信装置及び衛星受信
システムを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、本発明は以下のような特徴を有する。上
記請求項１の発明では、複数の受信チャンネルのうち人
工衛星からの電波を受信した受信チャンネルをロックす
る受信器と、該受信器の受信チャンネルにより受信され
た信号に基づき受信地点から当該人工衛星までの擬似距
離を算出して現在位置を演算する演算手段とを有する衛
星受信装置において、前記複数の受信チャンネルで求め
られた各人工衛星からの擬似距離に基づき受信地点から
当該人工衛星までの補正距離を算出する補正距離算出手
段と、前記擬似距離と補正距離との差から前記受信チャ
ンネルが間接受信しているか否かを判定する間接受信判
定手段と、該間接受信判定手段により当該受信チャンネ
ルが間接受信しているものと判定したときは、当該受信
チャンネルのロックを解除して再度当該受信チャンネル
による受信周波数をサーチさせる周波数再サーチ手段
と、を備えてなることを特徴とするものである。

【００１７】従って、請求項１によれば、複数の受信チ
ャンネル毎に算出された擬似距離に基づき受信地点から
当該人工衛星までの補正距離を算出し、擬似距離と補正
距離との差から受信チャンネルが間接受信しているもの
と判定したときは、当該受信チャンネルのロックを解除
して再度当該受信チャンネルによる受信周波数をサーチ
させるため、人工衛星から送信された電波が複数の伝搬
経路で多重受信されても受信チャンネルが間接受信して
得られた擬似距離を排除して再度当該受信チャンネルに
よる受信周波数をサーチさせて直接受信により得られた
誤差の少ない擬似距離を算出することができる。

【００１８】また、請求項２の発明では、複数の人工衛
星と、複数の受信チャンネルのうち人工衛星からの電波
を受信した受信チャンネルをロックすると共に、該受信
チャンネルにより受信された信号に基づき受信地点から
当該人工衛星までの擬似距離を算出して現在位置を演算
する衛星受信装置とを有する衛星受信システムにおい
て、前記衛星受信装置は、前記複数の受信チャンネルで
求められた各人工衛星からの擬似距離に基づき受信地点
から当該人工衛星までの補正距離を算出する補正距離算
出手段と、前記擬似距離と補正距離との差から前記受信
チャンネルが間接受信しているか否かを判定する間接受
信判定手段と、該間接受信判定手段により当該受信チャ
ンネルが間接受信しているものと判定したときは、当該
受信チャンネルのロックを解除して再度当該受信チャン
ネルによる受信周波数をサーチさせる周波数再サーチ手
段と、を有することを特徴とするものである。

【００１９】従って、請求項２によれば、衛星受信装置
が複数の受信チャンネル毎に算出された擬似距離に基づ
き受信地点から当該人工衛星までの補正距離を算出し、
擬似距離と補正距離との差から受信チャンネルが間接受
信しているものと判定したときは、当該受信チャンネル
のロックを解除して再度当該受信チャンネルによる受信
周波数をサーチさせるため、人工衛星から送信された電
波が複数の伝搬経路で多重受信されても受信チャンネル
が間接受信して得られた擬似距離を排除して再度当該受
信チャンネルによる受信周波数をサーチさせて直接受信
により得られた誤差の少ない擬似距離を算出することが
できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施例の構成図
に示す。ＧＰＳ受信システム（衛星受信システム）１
は、地球の大気圏外に打ち上げられた非静止衛星から送
信された電波を受信して受信位置を求める非静止衛星通
信システムであり、軌道高度約２万ｋｍの軌道面に２４
個のＧＰＳ衛星２が配置されている。

【００２１】ＧＰＳ受信装置（衛星受信装置）３は、少
なくとも４個のＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）からの電波
を受信するアンテナユニット４と、アンテナユニット４
で受信された信号から現在位置を演算するＧＰＳ本体ユ
ニット（受信器）５と、現在位置の周辺地図を表示する
操作・表示部６から構成されている。

【００２２】アンテナユニット４は、ＧＰＳ衛星２（２
ａ〜２ｄ）からの電波を受信するアンテナ７と、アンテ
ナ７で受信された信号を増幅するＬＮＡ（ローノイズア
ンプ）８とよりなる。また、ＧＰＳ本体ユニット５は、
ＲＦ信号を中間周波信号（ＩＦ）に変換するＲＦコンバ
ータ９と、ＲＦコンバータ９からの中間周波信号（Ｉ
Ｆ）を復調したディジタルデータを生成した後、このデ
ィジタルデータを用いて演算処理を行い、位置データ、
速度データ等の測位データを生成するＧＰＳ復調・演算
部１０からなる。

【００２３】従って、ＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）から
地上に放射された電波は、アンテナユニット４で受信さ
れて増幅された後、ＲＦコンバータ９に供給される。Ｒ
Ｆコンバータ９は、図示しないがＲＦアンプ、第１及び
第２のミキサ、第１及び第２のＩＦ回路、ＶＣＯ及びＰ
ＬＬ回路等から構成される。そして、ＲＦコンバータ９
は、ＲＦ信号を中間周波信号（ＩＦ）に変換して、ＧＰ
Ｓ復調・演算部１０に供給する。

【００２４】さらに、ＧＰＳ復調・演算部１０は、現在
位置を特定するための位置データ、速度データ等の測位
データを操作・表示部６に出力し、操作・表示部６は、
操作部のキーボードで行われた操作に応じて、ＧＰＳ復
調・演算部１０から供給された測位データ（受信位置）
を表示する。尚、ＧＰＳ受信装置３がメモリカード等に
より地図データを持っている場合には、操作・表示部６
に周辺地図及び地図上に現在位置を表示する。

【００２５】図２はＧＰＳ復調・演算部１０の構成を示
すブロック図である。ＧＰＳ復調・演算部１０は、ＣＰ
Ｕ１４と、カスタムＬＳＩ１５と、ＴＣＸＯ（温度補償
水晶発振器）１６とから構成される。ＣＰＵ１４は、操
作・表示部６のキー操作により衛星サーチ制御、キャリ
ア同期制御、Ｃ／Ａコード同期制御を行い、操作・表示
部６にＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）と利用者の現在位置
との距離（補正なし）を示す疑似距離データを出力す
る。カスタムＬＳＩ１５は、ＲＦコンバータ９より中間
周波数信号（ＩＦ）が入力されると共にＴＣＸＯ１６よ
り温度補償されたクロックが入力されるもので、ベース
バンドコンバータ、キャリア同期回路、相関処理回路、
Ｃ／Ａコード発生回路、Ｃ／Ａコード同期回路、ベース
バンドフィルタ、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）デー
タ復調回路、及びＣＰＵ周辺ロジックを備える。

【００２６】ＴＣＸＯ１６は、ハウジング内に温度補償
を行うため温度センサ１７が内蔵されており、ハウジン
グ側面には温度センサ１７により検出された温度信号を
出力するための出力端子１８が設けられている。そし
て、出力端子１８から引き出されたリード線１９はＣＰ
Ｕ１４の入力端子２０に接続されている。

【００２７】そのため、ＣＰＵ１４は、後述するように
ＴＣＸＯ１６に内蔵された温度センサ１７から出力され
た温度信号により温度補償の演算処理を行うため、ＴＣ
ＸＯ１６の温度を正確に検出することが可能になる。図
３はアンテナ７で受信された信号の周波数変換を行う回
路構成を示すブロックである。

【００２８】ＶＣＯ（電圧制御発振器）２２は、ＲＦコ
ンバータ９に設けられ、ＴＣＸＯ１６から出力された電
圧によって発振周波数を変える。また、ＮＣＯ２３は、
ＧＰＳ復調・演算部１０に設けられ、ＴＣＸＯ１６から
発振された周波数を可変してチューニングを行う。

【００２９】この構成では、ＲＦコンバータ９の周波数
変換は固定で、ＮＣＯ２３によりチューニングを行う。
そして、受信周波数は、次式により求まる。受信周波数＝ＶＣＯ＋ＴＣＸＯ＋ＮＣＯ＝８４．５×ＴＣＸＯ＋ＴＣＸＯ＋Ｔｕｎｅ×ＴＣＸＯ …（１）尚、ＴＣＸＯ１６の公称発振周波数は１８．４１４ＭＨ
ｚ、ＲＦコンバータ９のＩＦは、１．０２３ＭＨｚであ
る。

【００３０】ここで、ＧＰＳ衛星２からの電波発射周波
数１５７５．４２ＭＨｚを受信しようとしたとき、ＧＰ
Ｓ衛星２からの電波をロックしたときの値はＴｕｎｅ＝
１．０２３／１８．４１４となる。ところが、ＴＣＸＯ
１６の基準周波数に偏差ΔＦが含まれていると、次式の
ように表せる。

【００３１】ＴＣＸＯ＝ｔｃｘｏ＋ΔＦ …（２）尚、基準周波数はｔｃｘｏ＝１８．４１４ＭＨｚであ
る。従って、実際の受信周波数は、１５７５．４２＋８
５．５５５×ΔＦ〔ＭＨｚ〕とまる。しかし、ＴＣＸＯ
偏差が不明であるので、ＴＣＸＯ偏差により生ずる受信
周波数誤差範囲をサーチする必要がある。

【００３２】初期の周波数サーチは、従来の場合と同様
に行う。しかし、１番目のＧＰＳ衛星２をロックしたと
き、次式に基づいて当該ＧＰＳ衛星２からの電波をロッ
クしているチャンネルのＮＣＯ２３の発振周波数とドッ
プラーシフト予測（Ｄｏｐｐ）からＴＣＸＯ偏差を知る
ことができる。１５７５．４２＋Ｄｏｐｐ＝８５．５×ＴＣＸＯ＋Ｔｕｎｅ×ＴＣＸＯ…（３）そして、未だロックしていない他のチャンネルのサーチ
中心周波数をＴＣＸＯ偏差補正を含めた値にする。これ
により、１番目のＧＰＳ衛星２をロックした後、２番目
以降の他のＧＰＳ衛星２をロックするまでの時間を短縮
することができる。

【００３３】このようにしてＧＰＳ衛星２から送信され
た電波を受信して現在位置を求める衛星受信システム１
では、各ＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）に精密な原子時計
が搭載されているのに対し、ＧＰＳ受信装置３にはＴＣ
ＸＯ１６からのクロックを利用した水晶発振時計が搭載
されているだけである。そのため、ＧＰＳ受信装置３の
時刻情報には時計オフセットが生じやすい。

【００３４】そこで、ＧＰＳ受信装置３では、３個以上
のＧＰＳ衛星２から送信された電波を同時に受信し、各
ＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）と受信点との間の時計オフ
セットを含んだ擬似距離データと受信した各ＧＰＳ衛星
２（２ａ〜２ｄ）の軌道位置データとから受信点の位置
を演算している。

【００３５】ところで、ＧＰＳ受信装置３においては、
電源がオフからオンに切り換えられた直後は、基準信号
発生源としてのＴＣＸＯ１６の発振周波数の温度特性に
より発振周波数が急激に変化するため、ＧＰＳ衛星２
（２ａ〜２ｄ）からの電波を捕捉した場合、ＴＣＸＯ１
６の発振周波数が安定するまでの期間だけ信号をサーチ
する周波数の範囲を広げて電波を捕捉する必要がある。

【００３６】しかしながら、サーチする周波数の範囲を
広げて電波を捕捉すると、ＴＣＸＯ１６の発振周波数が
安定するまで正確な現在位置を求めることができず、現
在位置が演算されるまでに相当な時間がかかることにな
る。そこで、ＧＰＳ受信装置３では、ＴＣＸＯ１６の発
振周波数の温度特性をＣＰＵ１４のメモリ２１に記憶さ
せると共に、ＴＣＸＯ１６に内蔵された温度センサ１７
から導出される温度情報を基にメモリ２１に記憶してあ
るＴＣＸＯ１６の温度特性に係る予測周波数を読み出
す。これにより、ＣＰＵ１４は、電源投入後にＧＰＳ衛
星２（２ａ〜２ｄ）からの電波を捕捉するまでの時間を
短縮することができる。

【００３７】このようにＣＰＵ１４のメモリ２１には、
ＴＣＸＯ１６に内蔵された温度センサ２７により検出さ
れた温度情報を読み込み、ＴＣＸＯ１６の温度特性に応
じた周波数に基づいてＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）から
の電波の周波数サーチ範囲を設定する周波数設定手段と
して周波数設定プログラムが記憶されている。

【００３８】また、ＣＰＵ１４のメモリ２１には、受信
チャンネルにより受信された信号に基づき受信地点から
当該ＧＰＳ衛星２までの擬似距離を算出して現在位置を
演算する演算プログラムと、受信チャンネルで求められ
た各ＧＰＳ衛星２からの擬似距離に基づき受信地点から
当該ＧＰＳ衛星２までの補正距離を算出する補正距離算
出プログラム（補正距離算出手段）と、擬似距離と補正
距離との差から受信チャンネルが間接受信しているか否
かを判定する間接受信判定プログラム（間接受信判定手
段）と、当該受信チャンネルが間接受信しているものと
判定されたときは、当該受信チャンネルのロックを解除
して再度当該受信チャンネルによる受信周波数をサーチ
させる周波数再サーチプログラム（周波数再サーチ手
段）とが記憶されている。

【００３９】また、ＣＰＵ１４は、電源電圧Ｖccが供給
されると、上記のような受信動作を開始し、ＲＦコンバ
ータ９から供給される復調信号の疑似距離データに基づ
いて演算を行い、位置データ、速度データ、及び時刻デ
ータ等の測位データを生成する。さらに、ＣＰＵ１４は
メインプログラム及び地図ＣＤ−ＲＯＭ（図示せず）か
らのデータに基づいて画像処理を行う。

【００４０】図４はＧＰＳ衛星２から得られた測位デー
タから現在位置を表示する処理を示すフローチャートで
ある。ＣＰＵ１４は、ステップＳ１（以下「ステップ」
を省略する）において、ＴＣＸＯ１６に内蔵された温度
センサ２７により検出された温度情報を読み込む。

【００４１】続いて、ＴＣＸＯ１６に内蔵された温度セ
ンサ２７の温度情報に基づいてメモリ２１に記憶してあ
るＴＣＸＯ１６の温度特性に係る予測周波数を読み出し
て周波数変動を予測する（Ｓ２）。そして、ＴＣＸＯ１
６の温度に対応する予測周波数に応じてＧＰＳ衛星２
（２ａ〜２ｄ）からの電波の周波数サーチ範囲を設定す
る（Ｓ３）。その後、設定された予想周波数を中心に基
準発振器と最大偏差による周波数サーチ範囲で受信可能
な周波数をサーチする（Ｓ４）。

【００４２】次にＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）からの電
波の周波数と同期すると、ＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）
からの電波が受信可能となる。そして、ＲＦコンバータ
９からの中間周波信号（ＩＦ）を復調したディジタルデ
ータを生成した後、このディジタルデータを用いて演算
処理を行い、位置データ、速度データ等の測位データを
生成する（Ｓ５）。

【００４３】その後、測位データを読み込み、この測位
データ中の位置データ（緯度、経度）が現在位置を示す
（Ｓ６）。続いて、現在位置を示すマークを操作・表示
部６のディスプレイに表示するための画面データを生成
する（Ｓ７）。現在位置は、緯度、経度のデータである
のに対して、地図ＣＤ−ＲＯＭ内の地図データは、縦
軸、横軸の座標に対応づけて記憶されている。この現在
位置の緯度、経度のデータを、地図のデータの座標デー
タに変換する（Ｓ８）。

【００４４】操作・表示部６のキー操作で指定した縮尺
率等に合わせて、現在位置の座標に対応して操作・表示
部６のディスプレイに表示する地図の領域を、座標で求
める。この求めた領域の地図データを、地図ＣＤ−ＲＯ
Ｍから読み込む（Ｓ９）。また、Ｓ９で読み込んだ地図
データを基にして、地図をディスプレイに表示するため
の画面データを生成する（Ｓ１０）。続いてＳ７で生成
した現在位置表示用の画面データと、Ｓ１０で生成した
地図表示用の画面データを用いて、両画面データを重ね
る方法で、ディスプレイ上に地図と現在位置のマークを
表示する（Ｓ１１）。このステップＳ１１で読み込んだ
測位データに対応する表示が完了した後、再びＳ１に戻
り、上記Ｓ１〜Ｓ１１の処理を繰り返す。

【００４５】このように、ＴＣＸＯ１６に内蔵された温
度センサ１７から導出される温度情報を基にメモリ２１
に記憶してあるＴＣＸＯ１６の温度特性に係る予測周波
数を読み出し、電源投入後にＧＰＳ衛星２（２ａ〜２
ｄ）からの電波を捕捉するまでの時間を短縮することが
できる。

【００４６】図５はＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）からの
電波が各受信チャンネルでロックされて測位された状態
を示す図である。ＣＰＵ１４は、各ＧＰＳ衛星２（２ａ
〜２ｄ）からの電波が受信された位置を受信地点Ａとす
ると、各ＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）から送信されて受
信されるまでの時間から受信地点Ａから各ＧＰＳ衛星２
（２ａ〜２ｄ）までの擬似距離Ｌ ₁〜Ｌ₄を算出する。
各ＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）から送信された電波が直
接ＧＰＳ受信装置３のアンテナ７で受信された場合に
は、同一周波数の電波が多重受信（マルチパス）される
ことがないので、各ＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）との擬
似距離Ｌ₁〜Ｌ₄の交点が１箇所だけであるので、受信
地点Ａの位置を正確に求めることができる。

【００４７】ところが、受信地点Ａの周囲に設けられた
建物等に反射した電波が間接受信された場合、その分受
信時間が遅れてしまい、各ＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）
までの擬似距離がＬ₁'〜Ｌ₄'となり、現在位置に誤差が
生じてしまう。例えばマルチパスにより擬似距離がＬ₁'
〜Ｌ₄'になった場合、各擬似距離Ｌ₁'〜Ｌ₄'の交点が複
数存在してしまい、どの交点が正当な受信地点Ａである
のか判別できない。各ＧＰＳ衛星２（２ａ〜２ｄ）から
の電波を受信して得られた擬似距離Ｌ₁'〜Ｌ₄'は、本来
の擬似距離Ｌ₁〜Ｌ₄よりも大きな値であるので、擬似
距離Ｌ₁'〜Ｌ₄'の交点を求めると、誤差範囲Ｂの中に複
数の交点が点在することになる。

【００４８】しかしながら、受信チャンネルの全てがマ
ルチパスの影響を受ける可能性は少ないため、受信位置
が移動すると共に各受信チャンネル毎の擬似距離Ｌ₁〜
Ｌ₄がマルチパスによる擬似距離Ｌ₁'〜Ｌ₄'に複雑に変
化する。例えば、ＧＰＳ衛星２ａからの信号を受信する
受信チャンネルＡのみでマルチパスが生じた場合、受信
チャンネルＡの擬似距離はＬ₁'となり、他の受信チャン
ネルＢ〜Ｄの擬似距離はＬ₂〜Ｌ₄となる。

【００４９】そのため、本実施例では、受信された全て
の電波がマルチパスである可能性は極めて低いので、一
の受信チャンネルがロックされて擬似距離が算出される
と、他の擬似距離の値に基づいて補正された補正距離を
求めて擬似距離と補正距離との差が許容範囲内である否
かを判定し、擬似距離と補正距離との差が許容範囲外で
あるときは、一の受信チャンネルのロックを解除して周
波数サーチをやり直す。これにより、一の受信チャンネ
ルの擬似距離がマルチパスの影響を受けない値に変更さ
れる。

【００５０】そして、擬似距離Ｌ₁'の値が他の擬似距離
Ｌ₂〜Ｌ₄から算出された補正距離に近い場合は、擬似
距離と補正距離との差が許容範囲内に入っているので、
一の受信チャンネルのロックを継続する。これにより、
擬似距離Ｌ₁'〜Ｌ₄'により形成された誤差範囲Ｂが本来
の受信地点Ａに近い補正範囲Ｃに縮小される。その結
果、マルチパスによる誤差が減少され、本来の受信地点
Ａに近い誤差範囲Ｂ内の位置を現在位置として表示する
ことができる。

【００５１】図６は各受信チャンネルの擬似距離を補正
する演算処理のフローチャートである。尚、この擬似距
離補正演算処理の所定時間毎の割り込みとして実行して
も良いし、あるいは上記測位データを生成するＳ５のサ
ブルーチンとして実行するようにしても良い。

【００５２】ＣＰＵ１４は、Ｓ２１で一の受信チャンネ
ルＡの受信周波数をサーチする。そして、ＧＰＳ衛星２
ａからの信号を受信すると受信チャンネルＡをロックさ
せる。Ｓ２２では、受信チャンネルがロックされたか否
かを判定しており、チャンネルロックされないときは、
当該受信チャンネルが受信不能であるので、Ｓ２３に移
行してサーチ周波数を次の受信チャンネルＢに更新す
る。そして、Ｓ２１に戻り受信チャンネルＢの受信周波
数をサーチする。

【００５３】このように、Ｓ２１〜Ｓ２３を繰り返して
一のＧＰＳ衛星２からの電波が受信されるまで受信チャ
ンネルを切替えながら受信周波数をサーチする。また、
Ｓ２２において、受信チャンネルがロックされた場合、
Ｓ２４に進み、受信した信号からＧＰＳ衛星２までの擬
似距離Ｌａを算出する。

【００５４】次のＳ２５では、他の受信チャンネルの擬
似距離から補正距離Ｌｂを算出する。この補正距離Ｌｂ
は、補正距離Ｌｂから得られる計算上の現在位置が図５
に示す許容範囲Ｃ内に入るように補正された値である。
続いて、Ｓ２６に進み、Ｓ２４で算出された擬似距離Ｌ
ａからＳ２５で算出された補正距離Ｌｂを差し引いてず
れ量Ｓを求める。そして、Ｓ２７では、ずれ量Ｓの値が
例えば２００ｍ以下であるか否かを判定する。このずれ
量Ｓの許容値は、前述した許容範囲Ｃの半径であり、２
００ｍに限るものではない。そのため、受信位置検出精
度をより高めるのであれば２００ｍより小さい値（例え
ば１００ｍ）を設定することも可能である。

【００５５】Ｓ２７において、ずれ量Ｓが２００ｍ以下
である場合、マルチパス（間接受信）による誤差が小さ
いので、Ｓ２３に戻り、次の受信チャンネルに切替えて
再びＳ２１〜Ｓ２７の処理を繰り返す。しかし、Ｓ２７
でずれ量Ｓが２００ｍ以上である場合、マルチパス（間
接受信）による誤差が大きいので、Ｓ２８に進み、当該
受信チャンネルのロックを解除する。

【００５６】続いて、Ｓ２９で当該受信チャンネルの受
信周波数を再度サーチする。次のＳ３０では、当該受信
チャンネルがロックされたか否かを判定しており、チャ
ンネルロックされるまで受信周波数をサーチする。そし
て、当該受信チャンネルがロックされると、前述したＳ
２４に戻り、再度Ｓ２４〜Ｓ２７の処理を繰り返す。こ
のようにしてずれ量Ｓが２００ｍ以下になるまで当該受
信チャンネルのサーチ動作を繰り返してより正確な受信
位置を求めることができる。

【００５７】そのため、ＧＰＳ衛星２から送信された電
波が複数の伝搬経路で多重受信（マルチパス）が生じて
も、誤差の大きい場合（ずれ量Ｓが許容範囲Ｃを越える
場合）そのＧＰＳ衛星２からの受信データを無視して当
該受信チャンネルの受信周波数を再度サーチすることに
よりマルチパスによる誤差の少ない受信データを得てよ
り正確な受信位置を求めることができる。その結果、受
信地点からＧＰＳ衛星２までの正確な距離（擬似距離）
を求めることができ、現在位置を正確に表示することが
できる。

【００５８】

【発明の効果】上述の如く、請求項１及び請求項２によ
れば、複数の受信チャンネル毎に算出された擬似距離に
基づき受信地点から当該人工衛星までの補正距離を算出
し、擬似距離と補正距離との差から受信チャンネルが間
接受信しているものと判定したときは、当該受信チャン
ネルのロックを解除して再度当該受信チャンネルによる
受信周波数をサーチさせるため、人工衛星から送信され
た電波が複数の伝搬経路で多重受信されても受信チャン
ネルが間接受信して得られた擬似距離を排除して再度当
該受信チャンネルによる受信周波数をサーチさせて直接
受信により得られた誤差の少ない擬似距離を算出するこ
とができる。そのため、同一の人工衛星から送信された
電波が複数の伝搬経路で多重受信（マルチパス）が生じ
ても、誤差の大きい場合、その人工衛星からの受信デー
タを無視して当該受信チャンネルの受信周波数を再度サ
ーチすることによりマルチパスによる誤差の少ない受信
データを得てより正確な受信位置を求めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】図１のＧＰＳ復調・演算部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】受信された信号の周波数変換を行う回路構成を
示すブロックである。

【図４】ＧＰＳ衛星から得られた測位データから現在位
置を表示する処理を示すフローチャートである。

【図５】各ＧＰＳ衛星と受信地点との擬似距離及び誤差
範囲、許容範囲を説明するための図である。

【図６】各受信チャンネルの擬似距離を補正する演算処
理のフローチャートである。

【符号の説明】

１ＧＰＳ受信システム２（２ａ〜２ｄ）ＧＰＳ衛星３ＧＰＳ受信装置４アンテナユニット５ＧＰＳ本体ユニット７アンテナ９ＲＦコンバータ１０ＧＰＳ復調・演算部１４ＣＰＵ１５カスタムＬＳＩ１６ＴＣＸＯ（温度補償水晶発振器）２１メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の受信チャンネルのうち人工衛星か
らの電波を受信した受信チャンネルをロックする受信器
と、該受信器の受信チャンネルにより受信された信号に
基づき受信地点から当該人工衛星までの擬似距離を算出
して現在位置を演算する演算手段とを有する衛星受信装
置において、前記複数の受信チャンネルで求められた各人工衛星から
の擬似距離に基づき受信地点から当該人工衛星までの補
正距離を算出する補正距離算出手段と、前記擬似距離と補正距離との差から前記受信チャンネル
が間接受信しているか否かを判定する間接受信判定手段
と、該間接受信判定手段により当該受信チャンネルが間接受
信しているものと判定したときは、当該受信チャンネル
のロックを解除して再度当該受信チャンネルによる受信
周波数をサーチさせる周波数再サーチ手段と、を備えてなることを特徴とする衛星受信装置。
【請求項２】複数の人工衛星と、複数の受信チャンネ
ルのうち人工衛星からの電波を受信した受信チャンネル
をロックすると共に、該受信チャンネルにより受信され
た信号に基づき受信地点から当該人工衛星までの擬似距
離を算出して現在位置を演算する衛星受信装置とを有す
る衛星受信システムにおいて、前記衛星受信装置は、前記複数の受信チャンネルで求め
られた各人工衛星からの擬似距離に基づき受信地点から
当該人工衛星までの補正距離を算出する補正距離算出手
段と、前記擬似距離と補正距離との差から前記受信チャンネル
が間接受信しているか否かを判定する間接受信判定手段
と、該間接受信判定手段により当該受信チャンネルが間接受
信しているものと判定したときは、当該受信チャンネル
のロックを解除して再度当該受信チャンネルによる受信
周波数をサーチさせる周波数再サーチ手段と、を有することを特徴とする衛星受信システム。