JPH11118900A

JPH11118900A - Ｇｐｓ受信機及び受信方法

Info

Publication number: JPH11118900A
Application number: JP29178597A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sasaki; 雅広佐々木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1999-04-30
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: JP3694395B2

Abstract

(57)【要約】【課題】相関でチャンネルが誤検出した場合でも、ＧＰ
Ｓ衛星からの受信データの異常を早期に判定して誤検出
チャンネルが使用できない状態を短くすること。【解決手段】複数のチャンネルを持つ検波部１２と、衛
星からの軌道情報から受信機の位置を算出する測位部１
３と、あるチャンネルでエフェメリデータを新規に受信
した際その内容と他のチャンネルで既に受信済みのエフ
ェメリデータの内容とを比較するエフェメリデータ比較
部１５と、比較の結果両エフェメリデータの内容が同一
の場合はさらに相関値を比較し、相関値が低いチャンネ
ルで取得したエフェメリデータを異常データと判定して
測位部に対しそのエフェメリデータの無効を通知するエ
フェメリ異常判定部１４とを備え、エフェメリデータを
無効にした衛星を位相をずらして再度走査するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地球を周回するＧ
ＰＳ衛星から受信機の位置及び速度を求めるＧＰＳ（Gl
obal Positioning System)受信機に関し、特に受信信号
からそれを送信したＧＰＳ衛星を特定するようにしたＧ
ＰＳ受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなＧＰＳ受信機は、複数のＧＰ
Ｓ衛星（人工衛星）の電波を同時に受信して、ＧＰＳ衛
星からの航法メッセージ（軌道情報や時刻情報）を取得
することによって地球上における絶対位置を算出するこ
とが可能なシステムである。また、ＧＰＳ衛星は、６軌
道面に４衛星づつ配置され、合計２４衛星稼働してい
る。ＧＰＳ衛星からは、測位用として１５７５．４２Ｍ
Ｈｚ（Ｌ１帯）と１２２７．６ＭＨｚ（Ｌ２帯）の２波
の電波が、ＧＰＳ衛星毎に異なる疑似雑音符号（ＰＲＮ
符号）で位相変調され、送信されている。ＰＲＮ符号は
２種類あり、一般に開放されているＣ／ＡコードとＰコ
ードに分類される。我々が用いるＣ／Ａコードのチップ
率（ＰＲＮ符号の周波数）は１．０２３Ｍｂｐｓであ
り、そのコード長は１ｍｓｅｃである。

【０００３】すなわち、ＧＰＳ衛星は各固有のＰＲＮ符
号で変調した信号を送信しており、地上の各ＧＰＳ受信
機は受信したいＧＰＳ衛星のＰＲＮ符号のモデルを保有
している。そして、ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から信号
を受信したときは、そのＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機が保
有しているＰＲＮ符号の相関値を求めることによりその
ＧＰＳ受信機が求めるＧＰＳ衛星からの受信信号である
か否かを判定する。ＧＰＳ受信機で用いられるＰＲＮ符
号の相関値は、位相差０の自己相関（受信信号のＰＲＮ
符号とＧＰＳ受信機のＰＲＮ符号とが同一の場合の相
関）の場合にピークが現れ、位相差が１チップ（ＰＲＮ
符号の単位、ＰＲＮ符号は１０２３チップで同じパター
ンを繰り返す）以上ある場合または他のＰＲＮ符号との
相互相関の場合は非常に小さな値となる。ノイズがない
理想的な条件の下では、その比は１０２３：６５ほどと
なる（図４のグラフに示す）。受信する際は、ＧＰＳ受
信機のＰＲＮ符号の位相を走査（ＰＲＮ符号の位相をず
らして相関値を合わせる）してその相関値を求め、ピー
クを検出することにより、ＰＲＮ符号の位相をあわせる
（位相差を０にする）。

【０００４】ＧＰＳ衛星を受信するためには、各ＧＰＳ
衛星に割り当てられた疑似雑音符号（ＰＲＮ符号）と同
じ符号の位相を合わせて相関値をとり、その相関値のピ
ークから信号の検出を行う。ピークを検出した後は、そ
の位相を保持しながら、各ＧＰＳ衛星の軌道情報を収集
する。ＧＰＳ衛星の軌道情報は、５０ｂｐｓ、３００ビ
ットを１つのフレームとして送信され、サブフレームと
呼ばれる。サブフレームは、５つの種類に分けられ、そ
の５種類は順番に送信される。この５つのサブフレーム
はまとめられてメインフレームと呼ばれ、１つのメイン
フレームを送信するためには、３０秒必要とする。

【０００５】更に、メインフレームは２５種類に分けら
れ、メインフレーム番号とサブフレーム番号とにより、
そこに格納されているデータを判別することができる。
サブフレーム１〜３には、常にそのＧＰＳ衛星固有のデ
ータが格納されており、サブフレーム番号に関係なく繰
り返し送信される。そのＧＰＳ衛星の詳細軌道情報であ
るエフェメリデータは、サブフレーム１〜３に格納され
ている。サブフレーム４〜５は、各ＧＰＳ衛星共通のデ
ータが格納されており、その内容はメインフレーム番号
と、サブフレーム番号で規定されている。概略軌道情報
のアルマナックデータはここに格納されている。

【０００６】エフェメリデータは、送信するＧＰＳ衛星
自身の詳細な位置情報であり、当該ＧＰＳ衛星を受信し
なければエフェメリデータを得ることができない。受信
機で位置を算出するためには、少なくとも３個以上のＧ
ＰＳ衛星を同時に受信して、さらにＧＰＳ衛星のエフェ
メリデータを収集する必要がある。エフェメリデータ収
集後はそれを記憶手段（図示せず）に記憶してそのＧＰ
Ｓ衛星の位置を算出し、ＧＰＳ受信機からＧＰＳ衛星ま
での距離をその伝搬時間から求め、球の連立方程式を解
くことにより求めることができる。

【０００７】次に、図５を参照して、従来のＧＰＳ受信
機の構成を説明する。従来、この種のＧＰＳ受信機とし
ては図５に示すようなものがあった。図５は従来のＧＰ
Ｓ受信機の構成を示すブロック図である。図５におい
て、４１はＧＰＳ衛星の信号を受信するアンテナ、４２
は受信した信号を復調して送信ＧＰＳ衛星を特定し、航
法メッセージを取得する検波部、４３は検波部から取得
した衛星からの伝搬時間と衛星の位置とから受信機の位
置を算出する測位部である。

【０００８】次に、図５を参照して、上記従来のＧＰＳ
受信機の動作を説明する。ＧＰＳ受信機は、その検波部
４２において、ＧＰＳ衛星からの信号を受信してその受
信信号がどのＧＰＳ衛星からのものかを特定する処理を
実行する。以下、主に検波部４２におけるＧＰＳ衛星を
特定する処理について説明する。上記のように、ＧＰＳ
衛星からは測位用として、１．５７５４２ＧＨｚの搬送
波にのせてデータが送信されてくる。各ＧＰＳ衛星を区
別するために、ＧＰＳ衛星毎に異なる固有のデジタル符
号（疑似雑音符号（ＰＲＮ符号））が割り付けられてお
り、この符号で位相変調されて送信される。ＧＰＳ衛星
に用いられるデジタル符号は、１ｍｓｅｃ同じパターン
をくり返す１０２３チップの符号である。このＰＲＮ符
号の自己相関値は、位相差が０の場合は大きくなり、位
相差が１チップ以上ある場合、もしくは異なるＧＰＳ衛
星間の相互相関の場合は、その相関値は非常に小さくな
るという特徴がある。相互相関値が大きい場合でも、そ
の比は１０２３：６５である。

【０００９】ＧＰＳ受信機における検波部４２は、この
ＰＲＮ符号の特徴を活かし、受信信号のＰＲＮ符号とＧ
ＰＳ受信機が保有する受信したいＧＰＳ衛星のＰＲＮ符
号とその位相を合わせて相関値をとり、ある一定のしき
い値を超えたか否かを判定する。しきい値を超えた場合
は、受信したとみなして追尾処理を行い、ＧＰＳ衛星か
ら送られるデータ（航法メッセージ）を受信する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＰＲＮ
符号の位相差が０の場合の自己相関値と位相差が１以上
ある場合もしくは他の衛星間の相互相関の場合では、そ
の相関値の比は１０２３：６５であるが、実際にＧＰＳ
衛星を受信する場合には信号ノイズがあり、また、アン
テナの性能や指向性等によってその相関値は大きく変動
する。そのため、自己相関のピークを検出するためのし
きい値を決定する場合は、非常に慎重に行わなければな
らない。例えば、しきい値を高く設定してしまった場合
は、本来受信可能なＧＰＳ衛星でも検出できない場合が
考えられ、また、低すぎる場合は反対に信号でもないノ
イズでピークを検出してしまい、信号の誤検出が頻繁に
発生してしまう。従って、信号検出のしきい値は使用す
るアンテナの性能や指向性等を考慮し、実際に即して個
々に決められなければならない。

【００１１】しかし、代表的なアンテナの性能モデルを
使用してそのしきい値を決定したとしても、アンテナ個
体のばらつきや、ユーザによる車室内用アンテナの車室
外使用といった想定外の場合等が考えられ、そのような
状況では、相互相関値でも信号検出のしきい値を越えて
しまう場合が考えられる。その結果、本来受信したいＧ
ＰＳ衛星とは異なるＧＰＳ衛星を誤検出してしまい、し
かも受信機では、受信したいＧＰＳ衛星を受信している
ものと誤って判定し、最終的には誤検出したＧＰＳ衛星
のエフェメリデータを指定したＧＰＳ衛星のエフェメリ
データとして誤って収集してしまうことも考えられると
いう問題があった。

【００１２】その上、エフェメリデータにはその衛星番
号を特定する情報は含まれておらず、エフェメリデータ
を誤って収集してした場合でも、ＧＰＳ受信機側ではそ
の誤りを判別することはできない。その為、異常エフェ
メリデータを収集してしまったチャンネルは、遮断等が
発生してから、再度ＰＲＮ符号を再走査することによ
り、受信したいＧＰＳ衛星を正しく検出して、エフェメ
リデータを再収集しなければ測位計算を行うことができ
ず、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状
態が長くなるという問題があった。

【００１３】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、相関においてチャンネルが誤検出し
た場合でも、ＧＰＳ衛星からの受信データが異常か否か
を早期に判定することにより、誤検出したチャンネルが
測位計算に使用できない状態を短縮することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明におけるＧＰＳ受
信機は、新たにエフェメリデータを取得した際、他チャ
ンネルで取得済みのエフェメリデータとその内容を比較
するエフェメリ比較部と、エフェメリ比較部における比
較結果のデータが一致した場合はその相関値を比較し、
相関値が低い場合は異常チャンネルと判定するエフェメ
リ異常判定部とを具備し、異常と判定されたチャンネル
のエフェメリデータを破棄し、そのＰＲＮ位相をずらし
て再度その衛星を走査させるようにしたものである。本
発明は、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した
際に取得済みのエフェメリデータと一致するか否かを検
出し、一致した場合相関値を比較して相関値が低いこと
により誤検出と判定されたチャンネルを無効にして素早
く復帰させるようにしたことにより、誤検出したチャン
ネルが測位計算に使用できない状態を短縮することがで
きるＧＰＳ受信機が得られる。

【００１５】また、本発明におけるＧＰＳ受信機は、受
信したエフェメリデータ及びアルマナックデータを使用
して、同じ時刻で受信した同一ＧＰＳ衛星の位置をそれ
ぞれ求めるエフェメリ軌道計算部及びアルマナック軌道
計算部を具備し、前記求められた２つの位置が大きく異
なる場合は受信したエフェメリデータを収集したチャン
ネルで誤検出したと判定し、エフェメリデータを取得し
たチャンネルを初期化し、そのＰＲＮ位相をずらして再
度その衛星を走査させるようにしたものである。

【００１６】本発明は、受信したエフェメリデータ及び
アルマナックデータにより同じ時刻で受信した同一ＧＰ
Ｓ衛星の位置を求め、それが大きく異なる場合は受信し
たエフェメリデータを収集したチャンネルで誤検出した
と判定し、誤検出したチャンネルを無効にして素早く復
帰させるようにしたことにより、誤検出したチャンネル
が測位計算に使用できない状態を短縮することができる
ＧＰＳ受信機が得られる。

【００１７】また、本発明におけるＧＰＳ受信機は、検
波部が保有する複数のチャンネルの少なくとも１チャン
ネルは受信したエフェメリデータの確認用チャンネルと
し、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、
確認用チャンネルを用い、同じＧＰＳ衛星をＰＲＮ位相
をずらして走査し、異なる位相でエフェメリデータを収
集した場合は、その相関値を比較して相関値の小さなチ
ャンネルを誤検出とし、相関値が大きい方のチャンネル
を有効と判定することにより、誤検出したチャンネルは
他の衛星を再走査し、正しく受信したチャンネルは、即
座に測位計算に使用するようにしたものである。

【００１８】本発明は、あるチャンネルでエフェメリデ
ータを取得した際、その確認用チャンネルを用い、取得
したチャンネルのＰＲＮ符号の位相と位相をずらして再
度同一衛星の走査を行い、エフェメリデータを取得した
場合は相関値が小さい方のチャンネルを誤検出とし、相
関値が大きい方のチャンネルを有効と判定して、他のチ
ャンネルを邪魔することなく、受信したチャンネルが有
効か無効かを直ちに判定するようにしたことにより、誤
検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態を短
縮することができるＧＰＳ受信機が得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明に
おけるＧＰＳ受信機は、複数のチャンネルを持つ検波部
と、衛星からの伝搬時間と衛星の位置とから受信機の位
置を算出する測位部と、前記検波部のあるチャンネルで
エフェメリデータを新規に受信した際そのエフェメリデ
ータの内容と他のチャンネルで既に受信済みのエフェメ
リデータの内容とを比較するエフェメリデータ比較部
と、比較の結果両エフェメリデータの内容が同一の場合
はさらに相関値を比較し、相関値が低いチャンネルで取
得したエフェメリデータを異常データと判定して前記測
位部に対しそのエフェメリデータの無効を通知するよう
にしたエフェメリ異常判定部とを備え、エフェメリデー
タを無効にした衛星を位相をずらして再度走査するよう
にしたものであり、あるチャンネルでエフェメリデータ
を取得した際、取得済みのエフェメリデータと一致する
か否かを検出し、誤検出したチャンネルを無効にして素
早く復帰させるようにしたことにより、誤検出したチャ
ンネルが測位計算に使用できない状態を短縮することが
できるという作用を有する。

【００２０】本発明の請求項２に記載の発明におけるＧ
ＰＳ受信機は、詳細軌道情報であるエフェメリデータを
用いて衛星の位置を算出するエフェメリ軌道計算部と、
概略軌道情報であるアルマナックデータを用いて衛星の
位置を算出するアルマナック軌道計算部とを具備し、前
記エフェメリ軌道計算部及び前記アルマナック軌道計算
部において、それぞれ同一衛星から同一時刻に受信した
エフェメリデータ及びアルマナックデータに基づき軌道
計算を行ってその衛星の位置を算出し、前記エフェメリ
異常判定部において前記エフェメリ軌道計算部からの位
置と前記アルマナック軌道計算部からの位置とを比較
し、明らかに異なる場合はそのエフェメリデータを無効
とし、そのエフェメリデータを取得したチャンネルを初
期化し位相をずらして再度走査するようにしたものであ
り、受信したエフェメリデータ及びアルマナックデータ
により同じ時刻で受信した同一ＧＰＳ衛星の位置を求
め、それがが大きく異なる場合は受信したエフェメリデ
ータを収集したチャンネルで誤検出したと判定し、誤検
出したチャンネルを無効にして素早く復帰させるように
したことにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使
用できない状態を短縮することができるという作用を有
する。

【００２１】本発明の請求項３に記載の発明におけるＧ
ＰＳ受信機は、前記複数のチャンネルを保有する検波部
の少なくとも１つのチャンネルを確認用チャンネルと
し、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、
前記確認用チャンネルを用い前記取得したチャンネルの
ＰＲＮ符号の位相と位相をずらして再度同一衛星の走査
を行い、異なる位相でエフェメリデータを取得したとき
に相関値が小さい方のチャンネルを誤検出とし、相関値
が大きい方のチャンネルを有効と判定することにより、
誤検出したチャンネルは他の衛星を再走査し、正しく受
信したチャンネルは、即座に測位計算に使用するように
したものであり、あるチャンネルでエフェメリデータを
取得した際、その確認用チャンネルを用い、取得したチ
ャンネルのＰＲＮ符号の位相と位相をずらして再度同一
衛星の走査を行い、エフェメリデータを取得した場合は
相関値が小さい方のチャンネルを誤検出とし、相関値が
大きい方のチャンネルを有効と判定して、他のチャンネ
ルを邪魔することなく、受信したチャンネルが有効か無
効かを直ちに判定するようにしたことにより、誤検出し
たチャンネルが測位計算に使用できない状態を短縮する
ことができるという作用を有する。

【００２２】本発明の請求項４に記載の発明におけるＧ
ＰＳ受信方法は、ＧＰＳ衛星からの軌道情報を受信し、
前記軌道情報からの伝搬時間と位置とから受信機の位置
を算出し、１つのチャンネルで前記軌道情報によるエフ
ェメリデータを新規に受信した際、他のチャンネルで既
に受信済みのエフェメリデータと比較し、比較の結果同
一データの場合はさらに相関値を比較し、相関値が低い
チャンネルで取得したエフェメリデータを異常データと
判定する各工程からなり、誤検出と判定されと場合、そ
のエフェメリデータを無効にし、無効にしたチャンネル
の衛星を位相をずらして直ちに再度走査させるようにし
たものであり、あるチャンネルでエフェメリデータを取
得した際、取得済みのエフェメリデータと一致するか否
かを検出し、誤検出したチャンネルを無効にして素早く
復帰させるようにしたことにより、誤検出したチャンネ
ルが測位計算に使用できない状態を短縮することができ
るという作用を有する。

【００２３】以下、添付図面、図１乃至図４に基づき、
本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の
第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブ
ロック図、図２は本発明の第２の実施の形態におけるＧ
ＰＳ受信機の構成を示すブロック図、図３は本発明の第
３の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロ
ック図、図４はＰＲＮ符号の相関値の理想モデルを示す
図である。

【００２４】（第１の実施の形態）まず、図１を参照し
て、本発明の第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の
構成を説明する。図１において、１１はＧＰＳ衛星の信
号を受信するアンテナ、１２は受信した信号を復調して
送信ＧＰＳ衛星を特定し、航法メッセージを取得する検
波部、１３は検波部１２から取得した衛星からの伝搬時
間と衛星の位置とから受信機の位置を算出する測位部、
１４は双方の相関値を比較して（例えば、誤検出したＧ
ＰＳ衛星の相関値と位相差０の自己相関値とを比較した
場合位相差０の自己相関値の方が必ず大きくなり誤検出
したチャンネルを特定することができる）ＧＰＳ衛星の
誤検出を判定するエフェメリ異常判定部である。

【００２５】次に、図１を参照して、本発明の第１の実
施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を説明する。ＧＰ
Ｓ衛星からは測位用として、１．５７５４２ＧＨｚの搬
送波にのせてデータが送信されてくる。ＧＰＳ受信機
は、その検波部１２において、ＧＰＳ衛星からの信号を
受信してその受信信号がどのＧＰＳ衛星からのものかを
特定する処理を実行する。ＧＰＳ衛星からの送信信号に
は、各ＧＰＳ衛星を区別するためにＧＰＳ衛星毎に異な
る固有のデジタル符号が割り付けられており、この符号
で位相変調されて送信される。図４に示すように、ＧＰ
Ｓ衛星に用いられているデジタル符号は、１ｍｓｅｃで
同じパターンをくり返す１０２３チップの符号であり、
疑似雑音符号（ＰＲＮ符号）と呼ばれる。このＰＲＮ符
号の自己相関値は、位相差が０の場合は大きくなり、位
相差が１チップ以上ある場合、もしくは異なる衛星間の
相互相関の場合は、その相関値は非常に小さくなるとい
う特徴がある。相互相関値が大きい場合でも、その比は
１０２３：６５である。

【００２６】ＧＰＳ受信機における検波部１２は、その
各チャンネル（復調器、以下同じ）において、このＰＲ
Ｎ符号の特徴を活かし、アンテナ１１を通して受信した
受信信号のＰＲＮ符号とＧＰＳ受信機が保有する受信し
たいＧＰＳ衛星のＰＲＮ符号の位相を合わせて相関値を
とり、ある一定のしきい値を超えたか否かを判定する。
しきい値を超えた場合は、受信したとみなして追尾処理
を行い、ＧＰＳ衛星から送られてくるデータ（航法メッ
セージ）を受信して測位部１３に送り、自己の位置を計
算する。しかしながら、実際にＧＰＳ衛星から送られて
くるデータを受信する際には、アンテナの性能やその指
向性、または信号のノイズ等の影響により、逆拡散処理
をした相関値は大きく変動してしまう。その結果、他の
ＧＰＳ衛星や自己衛星の位相差が１チップ以上ある場合
でも誤検出してしまう可能性が生じる。

【００２７】本実施の形態では、そのような誤検出を早
期に検出するため、下記に詳述するように、現に取得し
たエフェメリデータと既に取得済みのエフェメリデータ
とを比較する。まず、誤検出してしまったＧＰＳ衛星は
必ず受信可能なＧＰＳ衛星であるから、誤検出してしま
った場合は、検波部１２のあるチャンネル（復調器）で
エフェメリデータを取得したとしても、それは他のチャ
ンネルで既に取得済みのエフェメリデータと一致するか
もしれない。そこで、現に取得したエフェメリデータの
内容と既に取得済みのエフェメリデータとをエフェメリ
比較部１５で比較する。すなわち、ＧＰＳ衛星が異なれ
ば、異なるＧＰＳ衛星が全く同位置に配置されるはずは
ないので、そのエフェメリデータの内容は必ず異なるは
ずであるが、もし誤検出してしまった場合は、両ＧＰＳ
衛星のエフェメリデータの内容は一致することになる。

【００２８】エフェメリデータが一致した場合は、どち
らかのチャンネルがＧＰＳ衛星を誤検出していると判定
できるわけである。そのため、エフェメリ異常判定部１
４は、例えば双方の相関値を比較する。誤検出したＧＰ
Ｓ衛星の相関値と、位相差０の自己相関値とを比較する
と、位相差０の自己相関値の方が必ず大きくなるはずで
あるから、誤検出したチャンネルを特定することができ
る。そして、エフェメリ異常判定部１４は測位部１３に
対しエフェメリ使用不可信号を発して、誤検出したチャ
ンネルのエフェメリデータを無効にして測位計算を行わ
ず、検波部１２ではそのチャンネルの保有するＰＲＮ符
号の位相をずらして再度ＧＰＳ衛星からの信号を走査す
る（ＰＲＮ符号の位相をずらして相関値を合わせる）。
このように、相関においてＧＰＳ衛星を誤検出した場合
でも、ＧＰＳ衛星からの受信データを他のチャンネルの
受信データと比較し、一致した場合はそのどちらかを誤
検出と判定し双方の相関値を比較して誤検出チャンネル
を特定するようにしたことにより、受信データが異常か
否かを早期に判定して、誤検出したチャンネルを長期に
測位計算に使用できない状態を無くし、それを短縮する
ことができる。

【００２９】（第２の実施の形態）まず、図２を参照し
て、本発明の第２の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の
構成を説明する。図２において、２１はＧＰＳ衛星の信
号を受信するアンテナ、２２は受信した信号を復調して
送信ＧＰＳ衛星を特定し、航法メッセージを取得する検
波部、２３は検波部２２から取得した衛星からの伝搬時
間と衛星の位置とから受信機の位置を算出する測位部、
２４はエフェメリ軌道計算部２５で算出した位置とアル
マナック軌道計算部２６で算出した位置を比較し、その
差が大きい場合は取得したエフェメリデータを無効にす
るエフェメリ異常判定部、２５は検波部２２でエフェメ
リデータを取得するとそのエフェメリデータを用いて現
在時刻におけるＧＰＳ衛星の位置を算出するエフェメリ
軌道計算部、２６は概略軌道情報であるアルマナックデ
ータを用いて同時刻のＧＰＳ衛星の位置を計算するアル
マナック軌道計算部である。

【００３０】次に、図２を参照して、本発明の第２の実
施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を説明する。ＧＰ
Ｓ受信機における検波部２２は、その各チャンネルにお
いて、アンテナ２１を通して受信した受信信号のＰＲＮ
符号とＧＰＳ受信機が保有する受信したいＧＰＳ衛星の
ＰＲＮ符号の位相を合わせて相関値をとり、ある一定の
しきい値を超えたか否かを判定する。しきい値を超えた
場合は、受信したとみなして追尾処理を行い、ＧＰＳ衛
星から送られてくるデータ（航法メッセージ）を受信し
て測位部２３に送り、自己の位置を計算する。しかしな
がら、実際にＧＰＳ衛星から送られてくるデータを受信
する際には、アンテナの性能やその指向性、または信号
のノイズ等の影響により、逆拡散処理をした相関値は大
きく変動してしまう。その結果、他のＧＰＳ衛星や自己
衛星の位相差が１チップ以上ある場合でも誤検出してし
まう可能性が生じる。

【００３１】本実施の形態では、そのような誤検出を早
期に検出するため、上記のように、エフェメリ軌道計算
部２５とアルマナック軌道計算部２６とを加えて構成さ
れる。エフェメリ軌道計算部２５は、検波部２２でエフ
ェメリデータを取得する毎に、受信したエフェメリデー
タを用いて現在時刻におけるＧＰＳ衛星の位置を算出す
る。さらに、アルマナック軌道計算部２６は、概略軌道
情報であるアルマナックデータを用いて同時刻のＧＰＳ
衛星の位置を計算する。

【００３２】エフェメリ軌道計算部２５で求めた位置
と、アルマナック軌道計算部２６で求めた位置は、同一
衛星の同一時刻の位置であるから、ほぼ一致するはずで
ある。そこで、エフェメリ異常判定部２４は、エフェメ
リ軌道計算部２５で算出した位置と、アルマナック軌道
計算部２６で算出した位置を比較し、その差が大きい場
合は測位部２３に対しエフェメリ使用不可信号を発し
て、誤検出したエフェメリデータを無効にして測位計算
を行わず、検波部２２ではそのチャンネルを初期化しそ
のチャンネルの保有するＰＲＮ符号の位相をずらして再
度ＧＰＳ衛星からの信号を走査する。

【００３３】このように、相関においてＧＰＳ衛星を誤
検出した場合でも、受信したエフェメリデータにより算
出した位置と同一チャンネルのアルマナックデータによ
り算出した位置とを比較し、その差が大きい場合、その
チャンネルは誤検出と判定するようにしたことにより、
受信データが異常か否かを早期に判定して、誤検出した
チャンネルを長期に測位計算に使用できない状態を無く
し、それを短縮することができる。

【００３４】（第３の実施の形態）まず、図３を参照し
て、本発明の第３の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の
構成を説明する。図３において、３１はＧＰＳ衛星の信
号を受信するアンテナ、３２は受信した信号を復調して
送信ＧＰＳ衛星を特定し、航法メッセージを取得する検
波部、３３は検波部３２から取得した衛星からの伝搬時
間と衛星の位置とから受信機の位置を算出する測位部、
３４は検波部３２でエフェメリデータを収集した場合、
このチャンネルと同一衛星のエフェメリデータを再収集
するよう検波部３２に指令するエフェメリ異常判定部で
ある。また、検波部３２内には、確認用チャンネル３５
が設けられ、エフェメリ異常判定部３４から同一衛星の
エフェメリデータの再収集指令を受けた場合、そのエフ
ェメリデータを確認用チャンネル３５に受け入れるよう
制御する。

【００３５】次に、図３を参照して、本発明の第３の実
施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を説明する。ＧＰ
Ｓ受信機における検波部３２は、その各チャンネルにお
いて、アンテナ３１を通して受信した受信信号のＰＲＮ
符号とＧＰＳ受信機が保有する受信したいＧＰＳ衛星の
ＰＲＮ符号の位相を合わせて相関値をとり、ある一定の
しきい値を超えたか否かを判定する。しきい値を超えた
場合は、受信したとみなして追尾処理を行い、ＧＰＳ衛
星から送られてくるデータ（航法メッセージ）を受信し
て測位部３３に送り、自己の位置を計算する。しかしな
がら、実際にＧＰＳ衛星から送られてくるデータを受信
する際には、アンテナの性能やその指向性、または信号
のノイズ等の影響により、逆拡散処理をした相関値は大
きく変動してしまう。その結果、他のＧＰＳ衛星や自己
衛星の位相差が１チップ以上ある場合でも誤検出してし
まう可能性が生じる。

【００３６】本実施の形態では、そのような誤検出を早
期に検出するため、上記のように、検波部３２内に確認
用チャンネル３５を新たに設け、検波部３２でエフェメ
リデータを収集したときに、エフェメリ異常判定部３４
から検波部３２に対し受信したＰＲＮ符号により判明し
た衛星番号を送り、このチャンネルと同一衛星のエフェ
メリデータを再収集する指令を送出する。これによって
収集したＰＲＮ符号の位相をエフェメリデータを取得済
みのチャンネルのＰＲＮ符号の位相とは必ずずらして相
関するように設定する。

【００３７】上記のように、ＰＲＮ符号の相関値は位相
差が０の場合の自己相関値がもっとも大きくなる。従っ
て、もしＧＰＳ衛星を誤検出していた場合は、受信した
ＰＲＮ符号とは異なる位相のＰＲＮ符号で再び信号を受
信できるはずである。従って、確認用チャンネル３５に
おいて、異なる位相のタイミングでＧＰＳ衛星を受信し
エフェメリデータを収集できた場合は、どちらかのエフ
ェメリデータが誤検出したＧＰＳ衛星のデータというこ
とになる。その場合は、例えば相関値が大きなチャンネ
ルのエフェメリデータの方が正しいと判定して即座に測
位計算に使用する。また、相関値が小さなチャンネルで
収集した誤検出のエフェメリデータについては、エフェ
メリ異常判定部３４から測位部３３に対しエフェメリ使
用不可信号を発生し、無効にして測位計算を行わず、検
波部３２ではそのチャンネルの保有するＰＲＮ符号の位
相ををずらして再度ＧＰＳ衛星からの信号を走査する。

【００３８】このように、現在受信したチャンネルと同
一衛星のエフェメリデータを位相をずらして検波部内の
確認用チャンネルに再収集し収集できた場合、相関値が
小さい方のチャンネルを誤検出と判定するようにしたこ
とにより、相関においてＧＰＳ衛星を誤検出した場合で
も、受信データが異常か否かを早期に判定して、誤検出
したチャンネルを長期に測位計算に使用できない状態を
無くし、それを短縮することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の請求項１または４に記載の発明
は、上記のように構成し、特に、ユーザが車室内用のア
ンテナを車室外で使用したり、アンテナ性能の個体ばら
つき等の原因により、受信したいＧＰＳ衛星とは異なる
ＧＰＳ衛星を誤検出してしまった場合においても、その
ＧＰＳ衛星のエフェメリデータを受信済みのエフェメリ
データと比較して、誤検出を判定するようにしたことに
より、受信データが異常か否かを早期に判定して、その
チャンネルが誤検出により測位計算に使用不可能な状態
を短縮することができる。

【００４０】本発明の請求項２に記載の発明は、上記の
ように構成し、特に、受信したエフェメリデータと概略
軌道情報であるアルマナックデータにより同一時刻にお
ける同一衛星の位置を算出し、明らかに異なる位置が算
出された場合は、そのエフェメリデータを取得したチャ
ンネルを誤検出と判定するようにしたことにより、受信
データが異常か否かを早期に判定して、誤検出したチャ
ンネルが測位計算に使用不可能な状態を短縮することが
できる。

【００４１】本発明の請求項３に記載の発明は、上記の
ように構成し、特に、ＧＰＳ衛星を受信しエフェメリデ
ータを収集した際、検波部の確認用チャンネルにおいて
受信したＰＲＮ符号とは異なる位相で同一のＧＰＳ衛星
を再走査し、異なる位相でエフェメリデータを収集でき
たときは、その相関値を比較し相関値が小さい方のチャ
ンネルを誤検出とし、相関値が大きい方のチャンネルを
有効と判定して、他のチャンネルを邪魔することなく、
受信したチャンネルが有効か無効かを直ちに判定するよ
うにしたことにより、誤検出したチャンネルが測位計算
に使用不可能な状態を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信
機の構成を示すブロック図

【図２】本発明の第２の実施の形態におけるＧＰＳ受信
機の構成を示すブロック図

【図３】本発明の第３の実施の形態におけるＧＰＳ受信
機の構成を示すブロック図

【図４】ＰＲＮ符号の相関値の理想モデルを示す図

【図５】従来のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１１、２１、３１、４１アンテナ１２、２２、３２、４２検波部１３、２３、３３、４３測位部１４、２４、３４エフェメリ異常判定部１５エフェメリ比較部２５エフェメリ軌道計算部２６アルマナック軌道計算部３５確認用チャンネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のチャンネルを持つ検波部と、衛星か
らの伝搬時間と衛星の位置とから受信機の位置を算出す
る測位部と、前記検波部のあるチャンネルでエフェメリ
データを新規に受信した際そのエフェメリデータの内容
と他のチャンネルで既に受信済みのエフェメリデータの
内容とを比較するエフェメリデータ比較部と、比較の結
果両エフェメリデータの内容が同一の場合はさらに相関
値を比較し、相関値が低いチャンネルで取得したエフェ
メリデータを異常データと判定して前記測位部に対しそ
のエフェメリデータの無効を通知するようにしたエフェ
メリ異常判定部とを備え、エフェメリデータを無効にし
た衛星を位相をずらして再度走査するようにしたことを
特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項２】詳細軌道情報であるエフェメリデータを用
いて衛星の位置を算出するエフェメリ軌道計算部と、概
略軌道情報であるアルマナックデータを用いて衛星の位
置を算出するアルマナック軌道計算部とを具備し、前記
エフェメリ軌道計算部及び前記アルマナック軌道計算部
において、それぞれ同一衛星から同一時刻に受信したエ
フェメリデータ及びアルマナックデータに基づき軌道計
算を行ってその衛星の位置を算出し、前記エフェメリ異
常判定部において前記エフェメリ軌道計算部からの位置
と前記アルマナック軌道計算部からの位置とを比較し、
明らかに異なる場合はそのエフェメリデータを無効と
し、そのエフェメリデータを取得したチャンネルを初期
化し位相をずらして再度走査することを特徴とする請求
項１記載のＧＰＳ受信機。
【請求項３】前記複数のチャンネルを保有する検波部の
少なくとも１つのチャンネルを確認用チャンネルとし、
あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、前記
確認用チャンネルを用い前記取得したチャンネルのＰＲ
Ｎ符号の位相と位相をずらして再度同一衛星の走査を行
い、異なる位相でエフェメリデータを取得したときに相
関値が小さい方のチャンネルを誤検出とし、相関値が大
きい方のチャンネルを有効と判定することにより、誤検
出したチャンネルは他の衛星を再走査し、正しく受信し
たチャンネルは、即座に測位計算に使用するようにした
ことを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
【請求項４】ＧＰＳ衛星からの軌道情報を受信し、前記
軌道情報からの伝搬時間と位置とから受信機の位置を算
出し、１つのチャンネルで前記軌道情報によるエフェメ
リデータを新規に受信した際、他のチャンネルで既に受
信済みのエフェメリデータと比較し、比較の結果同一デ
ータの場合はさらに相関値を比較し、相関値が低いチャ
ンネルで取得したエフェメリデータを異常データと判定
する各工程からなり、誤検出と判定されと場合、そのエ
フェメリデータを無効にし、無効にしたチャンネルの衛
星を位相をずらして直ちに再度走査させるようにしたこ
とを特徴とするＧＰＳ受信方法。