JPS5888676A - グロ−バル位置ぎめシステム用航法受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の分野 この発明は一般には拡散スペクトル方式、捷たより詳細
に述べれば、グローバル位１ｗぎめ方式を利用するため
に良好に適合する海洋航法受信機に関するものである６ （２）先行技術についての説明 本発明によるグローバル位置さめ方式（以後、単にＧＰ
Ｓと称する）は開発衛星航法システムとなっている。Ｇ
ＰＳは十分開発されるならば、１８個の衛星の一群で成
り立ち、これらの＃星は、いかなる時に、いかなる位１
１５１からでもユーザーが四個もの（わずかの例外Ｃ１
あるけれども）使用可能な衛星を見ることがｉ１Ｊ能Ｖ
（なる。本発明による構成は、３個の衛星の地球を中心
とした６つの円軌道に置かれた衛星！１１を持っており
、各軌道面は赤道面に対して５５ａ、の角度で傾斜して
いて、６軌道面ｔよ、赤道に沿って６０此の位置にある
。該衛星は地上約ｉ　ｉ、　ｏ　ｏ　ｏ海里の所を旋回
しており、ＧＰＳ方式の地上管制部によってほぼ完全な
円形軌道に維持されている。各衛星はユーザーがクロッ
ク時間に対する補正値を計算（−だり、その位置全数メ
ートル以内の所に計算することを可能にするようなチー
ターを送信する。衛星のクロックと軌道は地上管制ステ
ーションで監視され、該チーターは２４時時間位で毎日
、各衛星にアンプロードさ扛る。衛星から送信されたデ
ータは所望する７ステムの精度を保つために時間と共に
変化している。すべての衛星のだめの粗く短命なブータ
ーは、逐次的ＶＣＣフシステム各衛星に工って送信はれ
、ユーザーがいかなる１つの信号からでも全システムの
ための暦（データマツプ）を作ることが出来るようにし
ている。

データは衛星からの拡散スペクトル伝達を生じさせる二
つの擬似ランダムＡｍ　ｋコードＶこより変調される。

この技術は一系列のコート（符号）を使用することによ
ってどの一つの衛星でモ選ぶ能力を備えており、そのコ
ードは、前記系列の他のメンバーと非常に低い相互的な
相関係数を持っている。これらのコードＩｄまた２時間
遅延しだがって航続距離の曖昧でない測定を可能にする
非常に低い自己相関ザイドローブ応答を持っている。受
信機における相関すなわち「デスプレディング」プロセ
スは大きな「処理利得」を持っており、該利得は低伝送
信号レベルを持った良信号対雑音比を与え、また、海域
で通常見られる干渉信号ヲリジエクトする傾向がある。

二つのコード、すなわち［クリヤー／捕捉コード、Ｊ（
Ｃ／ＡコードンおＩび「イｉ＊　ｊ＃ニーコード」（Ｐ
コード）は、四相方式で搬送波を変調しているのでそれ
ぞれが他方を復調するための必要によって干渉されずに
個々に受信され得る。その名前が示す通り、　Ｃ／Ａコ
ードはクリヤー状態で伝送され、各衛星を最初に捉える
ために利用される。Ｐコードは、現在はクリヤー状態で
送信されるが国家的安全のためＶＣはシステムにしたが
って暗号化することができ、航続距離測定の最高精度を
与え、さらＶＣシステム精度を与える。

システムエラー全ひき起こす要因の一つは、訂正されな
い場合であっても、夜間／日中、太陽黒点の活動、地理
学的位置、等の関数としての搬送波のり変電離層遅延で
あろう。部会のよいことに、この遅延は可変であるか　
／Ｉ、１２に比例する扱いやすい周波数の関数である。

したがって、該信号は二つの搬送波、す々わち１５７５
．４２　ＭＨｚの第一次（１Ｊ１）搬送波と１２２　Ｚ
６　Ｍｌ、−１ｚの第二？′Ｋ（Ｌ　２　）搬送波−Ｆ
で伝送され、ユーザーが市離層遅延を補償するのを可能
にする。遅延＠ｊ正の近似値は第二の周波数の省略全可
能にすると共に、Ｌ−かもエラーを約５０チ訂正しなが
ら衛星データに送信される。

受信機内のクロックが０１８時間と正確に一致する場合
には、受信機は視界内での谷衛星への航続距離を直接側
足することができる。受信機の位置が三つの未知数（緯
度、経度、筒朋）を含んでいる場合には、位置の解を得
るために、三つの独立した航続距離測定値が必侠である
。

受信機のクロックがＯＪ！　Ｓ時間と１１−確に一致し
ない場合には、もう一つの未知数が解のだめの式に入っ
てくるし、四つの未知数の解を得るためにもう一つの独
立した航続距離測定値が取られなければならない。

受信機が高ダイナミンク性能の車輛上１／Ｃｌｉｊかれ
ている」易＆（１ｃは、車輛制φ４ｊシス゛ノームＬ」
四つの衛星の信号を同時に受信し、測定するようＶＣ指
令するレートで位置情報音材Ｉ〃と−４−る。実際Ｖこ
は、第五のチャンネルが衛星選択の変更を促進させるた
めに附加されることＶＣなる。軍事的用途などの極端な
場合には、ｌＬ輛の慣性航法／ステムを受信機の追跡シ
ステムに納会（〜、航空機の姿勢、敵の妨害等による一
時的な１ｇ′ｒ：ｉの消失期間中に１惰行金行うこと」
を援助することも寸だ望ましい。

最大のシステム１＊度と能力全達成するだめの受信機の
要件は次のもの全よむ。ｒなわち、五つの同時受（Ｎ磯
ナヤ不ル、三周波数動作（１ノ１とＬ２）、ニコード動
作（Ｃ／ＡとＰ）、そ（〜で慣性補助入力である。広く
応用するためには、受信機の要件を多用化することがで
きる。あるものはしばらくある定位置に留っていること
を含む高精度、低ダイナミソ、り要件を持つ（軍事用陸
上車輛の場合など）、あるものは多少精度の緩い要件を
持っているが適度のダイナミックな行動をする。（軽飛
行機の場合なと）、あるものは特別の受信機に関する技
術によって得られる可能性のある、すでに述べたシステ
ム能力以上の精度を要求している（探索および時間転移
受信機の場合など）。そして捷た必るものは精度と動的
能力について最低の要件を持っている（海上航法の場合
なと）。

沿岸合流航法のだめの米国沿岸警備要件を利用する場合
には、精度の要件は次のように設定されている。±１／
４海里、確率９５％。お裏ひ、システムデータの動的能
力は各６０秒ごとに更新される。これらの仕様は次のよ
うなものを備えた受信装置でかなえられる。すなわち単
−周波数逓倍器、Ｃ／Ａコートのみ、四つの衛星間で逐
次される一つのチャンネル、および緯度、経度、時間出
力である。現行の若干の航法システムはある程＃１で（
）　Ｊ’　Ｓシステムの予測［Ａを与えている。１〜か
しながら、これらの現行システムの価格は比較的面側で
ある。したがって、（］　Ｐ　Ｓに連台して海」二航法
の要件金みたすことのできる比較的低価格の受信機が必
要とされていることが判るのである。

本発明の装置は０１’　Ｓとの使用ＶＣ工〈適台した比
較的低価格の海上航法・ン１ｄ機を備えている。

この新規受信機の１フロント〕−ンドー１は基本的には
全方向性アンテナ装置１ｆ１７こよって供給される二相
被変調ｌｔＦ入力信号に工〔・１、答する二重ヘテロダ
イン型の受信機である。この１モＦ人カイ８号は、周波
数逓倍器、１．−よび電圧制御発振器（ＶＣ（月に裏っ
て発生された一対の位相ロック信号と、第一ならひＶＣ
第二Ｉ　Ｆ段階で混＠される。相関器は、受信機の［フ
ロントエンドＪ　ＶＣ置かれるのが望せしいが、局部的
（ローカル）ＶＣ発生したＣ　／　Ａ擬似ランタム雑廿
コー１゛を持ったこのｌｔＦ入力信号をも変調する。第
二ＩＦ段階の出力は可聴範囲内では二相被変調信号、例
えばＩ　ＫＨｚであり、その信号は同調可聴周波増幅器
へ与えられて、受信機出力を発生する。

該フロントエンドのｐ■聴受信機出力は次いでインター
フェイス゛または可聴周波処理回路を介して、計算手段
できればマイクロプロセンサーに送られる。第一の要件
は動作の探索モード中に受信機出力があること全検出す
ることである。

このことは簡単な振幅検出器と、振幅データをマイクロ
プロセンサーに送っているアナログ／ディジタル変換器
により行なわれる。この受信機出力にまた該信号をディ
ジタル論理回路レベルに変換する高利得制限増幅器ＶＣ
供給される。

このマイクロプロセンサーはＩ　Ｋ１−１ｚの割合でこ
のデータを設け、衛星データを得るようにそれを処理す
る。このディジタル信号は撞た特殊な位相検出器へ与え
られ、該検出器はエラー信号を発生し、Ｉ　Ｋ）］ｚ基
準基準金この二相被変調信号にロックする。このエラ−
１百号は増幅され、マイクロプロセッサ−［よって供給
された粗いＡｌ１１Ｃレベルに加算され、さらＶＣ’ｆ
１１：圧制御局部発振器に供給されて位相ロックループ
を完成する。この高速Ａ　■イ’　Ｃ出力はマイクロプ
ロセッサ−によって監視され、そのマイクロプロセンサ
ーはそれに応じて、高速Ａ　Ｊセ’　Ｃ回路をその動作
範囲の中心近くに保つようにその粗いＡル゛Ｃ出力を調
整する。この受信信号を捕捉（７、追跡するＫは、局部
的に発生した（：／Ａコードが伝送されたＣ／Ａコード
と時間相関で維持されることが必要である。この事は移
相器内で０１チツプ増加することによるコードクロック
位相のマイクロプロセンサー制御はよる歩進捷たは遅延
にエリ達成される。局部（゛／Ａコード時間のバーニヤ
測定は位相比較器を使用１する１、　Ｉ］　２３　Ｍｔ
４ｚタイミング発振器からこの１．０２３　Ｍ１１ｚコ
ードクロンクの位相オフセットを決定することｖｃ、Ｊ
：つて行なわれる。

この１．０２３　ＭＨｚタイミング発振器は１ミリ秒（
ｍｓ）間隔でマイクロプロセンサーへ割り込むことＫよ
ってシステムタイミングを制御する。

この同じＩｍｓ信号は軌道中の衛星を降下させるマイク
ロプロセンサーの指令に続く遷移においてコード発生器
を停止させ、ついでもとの衛星からのデータが記憶装置
に読みとられ次の衛星のデータがコード発生器に入れら
れた時点で再開させる。このデータは１６ビントコード
ランチに入れられるが、前記ランチには追跡しようとす
る次の衛星の６ビツト表示および探索時間を最少にする
のに必要な初期コード状態の１０ビツト予測表示が入っ
ている。コード発生器が停止１〜でいる時間中、次の衛
星のだめの予測粗Ａ　Ｆ　Ｃレベルが周波数ラッテに負
荷され、次いで利得ランチが最大利得を得るためにセン
トされる。

拡散スペクトル技術は、最近数年間に通信および航法シ
ステムの分野で広く利用されるように々って未だ。拡散
スペクトル／ステムはアナログ（通常ＲＦ　）　、ディ
ジタル制御を混合したものであり、当該技術分野では周
知でろる。これらのシステムに関するすぐれた論文は、
ジョーク　ウィリー　アンド　サンズ社、１９７６年発
行、アールシー、ディクソン著［拡散スヘクトルシステ
ムＪ　（５ｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｓｙｓｔｅ
ｍｓ　ｌ中に記載されている。

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第一図のブロック図は、ロラン、トランジット、オメガ
もしくＨｕｔ’ｓシステムの範囲内での使用に適合する
ような代表的先行技術航法受信機１０ヶ示す。典型的に
ｉｔ、１モ）１被変調信号は全方向性アンテナ装置１２
から出ているアンテナケーブル７を介して、前ｄ己受（
Ｆｔ機のフロントエンド１１に連結されている。特殊イ
ンターフェースハードウェア５０は受信イハ号をマイク
ロプロセンサー２４に与えるように処理する。

このマイクロプロセッサー２４へのアクセスは通常のデ
ータ人力装置および表示装置８によって行なわれる。外
部システムインターフェース９は航法受信機１０を外部
ロラン、トランジツト、オメガ、もしくはＧ）’Ｓシス
テムＶＣｙ％　ｆＡする。

第２図のブロック図は、このグローバル位置ぎめシステ
ムのような拡散スペクトルシステムでは広く応用されて
いる新規な単一チャンネル受信機１ｏを示す。ＯＰＳ受
信機１ｏのフロントエンド１１は矢印１１で示さｆし、
基本的には可聴範囲内で第二中間周波数を持つ二重ヘテ
ロゲイン受信機となっている。約１５７５．４２　ＭＮ
−１ｚの周波数を持つ二相被変調Ｈ・Ｆ信号は全方向性
アンテナ装置１２を介（〜てＯＰＳ受信機１０に供給さ
れる。このＲＦ入力信号は第一のミキサー（混合器）１
４に連結さ扛ている１ｔル゛増幅器１３により増幅され
る。この第一のミキサー１４は前記Ｒ，Ｆ入力信号と１
周波数逓倍ｅｆ１５により発生された約１５０３．８１
　ＭＨｚの周波数を持つ信号とをヘテロダインする。前
記第一のミキサー１４の出力は広帯域Ｉ　Ｆ増幅器１６
に与えられ、この増幅器は自動利得開側１（ＡＧＣ）信
号Ｖこ応答する。ディスブレンド変調器すなわち相関器
１７内で、第一中間周波数と局部発生Ｃ／Ａ擬似ランダ
ム雑音コードについての変調は、相関の技術としては好
捷しいが、その理由は、同時点でＰコード相関器の後で
の加算を可能にするからである。従って、相関器１７の
位置は設計選択の問題であるということに注目されたい
。この点までの受信機の帯域１−は１′コードを通過さ
せるのに十分な約３０　Ｍｌ−１ｚである。前記ディス
ブレンド変調器すなわち相関器１７の出力は、狭帯域Ｉ
　Ｆ増幅器２０を介Ｉ〜で第二のミキサー２１に与えら
れる。この第二のミキサー２１はディスブレッド信号と
約７１．６１　Ｍｌｌｚの周波数を持った信号と會ヘテ
ロゲイン（〜・また、可聴周波数出力信号を同調可聴増
幅器２２Ｖこ与える。この同調可聴増幅器２２の出力は
Ｉ　Ｋ１１ｚの搬送波信号であり、そこからＣ／Ａコー
ド変調が相関変調によって除去されており、かつＰコー
ド側波帯、その他の雑音、および干渉信号は、変調後の
狭帯域化ｖＣよって減衰されている。

局部発振器周波数、すなわちＩ　ＫＨｚ出力信号を発生
するために要する１　５０３．８１　Ｍｌ−（ｚと７１
６ｈ＆１．ｚ信号は、位相ロック周波数逓倍器１５を利
用して電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）　２　ｓから発
生される。このＶＣＸ０２ＢＶｉ、比較的低位相雑音、
良好な短期安定度、お工び反復可能な電圧／周波数動作
を持つことを必要とする。必須長期安定度は最初の衛星
の捕捉を可能にする予測オフタイム（または無信勺）と
探索時間の関数である。どんな衛星でも一度捕捉される
と、発振器はソフトウェアによって較正され、その後の
周波数予測値は正確になる。適度な品質のオープン発振
器ＶＣＪ：つて一週間のうち焼Ｈかのオフ期間の間、周
波数探索せずに、初期捕捉が行なわれる。動作の良好な
モードは、この装置を絶えずオンの状態にしておくこと
である。この装置に時間表示装置をもうけることが望捷
しいので、この装置はドック側にある場合に、閉塞され
る他の装置のほとＸ７どに対して、絶えず作動している
制器としてすべての船員に知られているクロノメーター
に匹敵し得る。

ベースバンド出力信号よりもむしろＩ　ＫＨｚ搬送信号
を選択すること［ｆつて受信機１０のハードウェアがか
なり単純化されつる。Ｉ　ＫＰｌｚ増幅器２２の帯域幅
によって後述する簡単な振幅検出器を利用（〜で、定格
周波数についてプラスマイナス約５００ヘルツの信号全
捕捉することができると共に、すぐれた信号対雑音比を
与えている。第５図は、受信信号に対して位相ロックさ
れている局部的に発生された１Ｋｌｌｚ　Ｊル準信号の
外に、このＩ　Ｋ１−１ｚ受信機信号を図示している、
同図は衛星データ流によって信号の二相変調をも示して
いる。

第３図は、フロントエンド１１と唱算機、すなわちマイ
クロプロセンサー２４とをインターフェースすなわち可
聴処理回路５０のブロック図を示している。ハードウェ
アインターフェース５０の第一要件は、受信機出力信号
、すなわち、典型的にはぎつと７００から１５００　Ｈ
ｚの周波数を持つ同調可聴増幅器２２の二相被変調出力
信号、の存在全検出することである。本発明の装置で６
−１このことけ簡単な振幅検出器５１およびマイクロプ
ロセンサ−２４Ｆこ振幅データを送信してそるアナロク
／：ｊイジタル変換器５２によって行なわれる。振幅検
出器５１には通常のダイオード検出器とフィルターを備
えることが好捷しい。−ｊ駁、この信号の振幅かマイク
ロプロセンサ−２４に入ると、後述するようにそれが背
景雑音レベル（ｒｌ−得るためｔｉｃろ過され（フィル
タされ）、信号検出のための雑音レベルと定期的に比較
され、ディジタル／アブログ変換器６２および利得ラン
チ６６にエリ受信機オＵ得を制御するのに利用され、受
信機品質表示器として利用され、あるいはタウ振動削正
（ｔａｕｄｉｔｈｅｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　）検出
のために時分割ペースでそれ自身と比較される。

受ｎｉＴ機１０の可聴増幅器２２からのＩ　Ｋ１１ｚ出
力は、冒利得制限増幅器５６によって’Ｊ’　Ｔ　Ｌ論
理レベルにハード的に限定されており、ゲート６７を介
してマイクロプロセンサー２４ＶＣ伝送される。このデ
ィジタル信８にｔま禾だ衛星チーターの二相変調が含捷
れており、マイクロプロセンサー２４は今１屍はその信
号を処理して伝送データを捉え、「ゼットカウント」お
よびピントシンク情報を利用して１ミリ秒以内ＶＣロー
カル時間を同期させることができる。このことは通常の
■とＱチャンネル、ベースバンド出力システムと共に通
常用いられる集オ゛★ダンプ技術と比較すると、ハード
ウェアがかなり節約されていることを示（〜でいる。該
ディジタル信号は捷た。特殊二相検出器およびフィルタ
ー５４　ＶＣも与えられて縁り、そこから通常の位相ロ
ックループをＶＣＸＯ２ＢＫ接続するのに用いられる位
相エラー信号を発生している。

位相検出器５４ば、１９８１年２月２７日付け、特許、
「二相検出器」と称する、米国特許出願第２３９．０８
４月明卸＋＊一記載の型のものが好せ（〜い３、位相検
出器５４　ＶＣはＤ型フリップフロップと二つの排他的
論理和ゲートが含せれていて、分周器５５からの１１＜
Ｉ（ｚ基準１ｇ号を同調可聴増幅器２２の受信機出力信
号Ｖこロック１〜でいる位相制御電圧を発生している。

位相検出器５４では、二相被変調受信機出力信号の位相
と１１ＧＩｚ基準信号とが比較され、エラーすなわち位
相制御信号を発生し、ｇ信号ｅｊ：電圧制御発振器２８
を制御し、基準信号と二相被変調受信機出力信号との間
の直角位相を維持する。位相検出器５４はまた、二相被
変調受信機出力信号に含まれるデータを表わすディジタ
ル出力信号を発生する。

したがって、この比較的簡単な回路によって、通常の拡
散スペクトルシステムにおけるコスタループと同じ効果
が得られる。

衛星のドツプラー航続距離は相当に大きいので周波数の
初期予測値はディジタル／アナログ変換器６４とランチ
６５によって、マイクロプロセンサ−２４から加算され
る。この初期予測値は粗Ａ　Ｆ　Ｃ信号を表わす。周波
数上に一度ロツクされると、マイクロプロセンサー２４
は出力直流増幅器５６を監視し、粗Ａ　Ｉ！”　Ｃ出力
信号を変えて、重速Ａ　ｉ−Ｃ信号とそれに関連する回
路とをその動作範囲の中心近くに維持する工うにしてい
る。粗Ａ　Ｆ　Ｃ出力信号と割算されたドツプラーオフ
セットと全比較することによって、ＶＣＸＯ２ａの電圧
／周波数動作の較正が可能になる。

信号処理回路が受信信号上ＶＣ；ｆち蟲なロックを表示
すると、マイクロプロセンサ−２４Ｕ　Ａ、ＦＣ閾値検
出器６１からのザンブルを乗積する。粗ＡＦＣのＨ１正
が行なわれて上下のザンプルを等しく（〜、したがって
四速ＡＦＣ回ｌｌ！８をその動作範囲の中心に保つよう
にする。該Ａ　１１’　Ｃはまた相関追跡回路によって
補助され、その結果ロックすべきＡ　Ｉ！”　Ｃ回路に
対して余りにはなれすぎている周波数の信号を捕捉する
ことによって、周波数エラーを訂正すべき方向に、相Ａ
　Ｆ　Ｃ出力を駆動する。

移相機能が利用され、局部的に発生された擬似ランダム
ノイズ（ＩＪＲＮ）コードと受信コードとの間の時間相
関を達成し〜維持する。該位相Ｖま、相関が検出される
１で、１妬率で、移相器１９とマイクロプロセンサー２
４によって増加方向にシフトされる。衛星追跡中に、位
相は少量ずつ定期的に進んだりおく？したりして、相関
ピーク（タウ族！１ｉＩＪ）を検出−「るための振幅エ
ラー１３号を発生する。単一増加長期調整は、相関をピ
ークに保つために、心安に応じてマイクロブロセン−リ
−−２４ＶＣよってＣｌわれる。実際には、相関コード
の位相は、非常に低い周波数で、震動したり相関ピーク
の各々の側に交互にシフトされたりする。マイクロプロ
センサー２４は、振幅の差動検出を可能にする基準矩形
波を供給している。（〜たがって、振幅検出器５１の出
力は、マイクロプロセンサ−２４に丁って、コートヲ相
関ピークに保つよう利用される。さらに、そのように分
離された位相訂正値は、上述のように、積分され、粗周
波数制御信号に加算され、ついでＶＣＸ０２８に関連し
た位相ロック回路の範囲内に周波数を持ってくる。

該二相検出器５４に利用されているＩ　Ｋ１−１ｚ基準
は、移相されたコードクロックからとられているという
ことＶＣ７＋　［ｊきれたい。正常な動作Ｖこにおいて
、これば受信信号に位相ロックされるので、ロックが維
持される限り、位相の何らの長期調整をも必要と［〜な
い。このことは、はぼ真実であるか、全くそうというわ
けではない。

その理由は、ベー・スバンドエりむしろＩ　ＫＪＩｚ出
力を利用することによって（−力、局部発振逓倍器にお
いて今なお、単純々比率全利用（〜でいるが）、小さい
ながらも正確に知られたオフセットを周波数中に起す原
因と々す、（７たがってマイクロプロセンサー２４に、
［つで位相の定ＸＪＪ的増加をも生じさせるから′Ｃあ
る。さらに、ローカル（２／Ａコ一ド時間のバーニヤ測
定は、位相比較器６９を利用している１、　０２３　ｔ
ｖ旧Ｚタイミング発振”’　５　Ｂからの該１．０２５
　Ｍｌｌｚコードクロックの位相オフセットを決定する
ことＶＣ，１１：つて行なわれる。このことｔコブログ
ラミーノブ制御のもとで行なわれ、相関エラー検出に入
りこむことはない。

第４図Ｖこおけるブロック図は、：１−ド発生器７０、
ゲート７１、お工びランナ７２が含筺れていを航続距離
測定ハードウェアの中心部を示している。ここで利用さ
れている技術は、タイミングマーク発生の際に、できる
限り正確にコードクロックを停止させることである。こ
の用途のだめのローカルタイミングの重要は、それが安
定である限り、さほど重要ではない。マイクロプロセン
サ−２４は、衛星追跡の接続時間全決定１−１「トエル
　エンド」ストローブに用いてハードウェアをセントし
、次のタイミングマークで停止する。クロックの位相変
換だけでなく、停止時におけるこのＰ几Ｎコード状態も
、マイクロプロセンサ−２４に、ゆっくりとここで取り
入れられる。この技術は該装置の〕・−ドウエアおよび
ソフトウェアの双方ヲ簡素化（−でいる。すべての衛星
の航続距離側’；’ｅ　Ｉｎｋは、コードエポック時間
測定技術に由来するランダム時間とは反対ニ、シーケン
シャルシステムにおける補間を容易にするために、共通
時間ベースに自動的に基準会わせされる。

該エポック測定技術は一層た、典型的にもう一つの高速
ハードウェアラッテ７２を必要とし、マイクロプロセン
サー２４が」収り出すまで、この時間測定値を記憶する
。一方、逐次的に追跡」２ながら、探索時間を最小化す
るようにマイクロプロセンサ−２４によって新しいＰ　
ｉｔ　Ｎコードおよびコード状態にブリセントされてい
るので、２ミリ秒ＨＶＣ１この同じ時間マークに同期し
て、ｐ　Ｐ　ＲＮコード発生器７０がオンされる。

割り込み時間をＣ／Ａコード接続時間に一致させるよう
選択することによって、プリセットｔ＋ｎをかなり簡素
化しているが、その理由は、マイクロプロセンサ−２４
が、割り込みをカウントすることによって、ローノノル
時間を守っているからである。上述したように、この全
過程はマイクロプロセンサ−２４のソフトウェアＶＣよ
って制御されており、該ソフトウェアの説明によって、
本発明の動作についてＩｄ、ｊり一層理解されるであろ
う。

第６図は、本発明のハードウェアを制御するだめの実時
間プログラム８０の簡素化したフロ−チャートを示す。

このプログラミングは、その各−次動作時間自体では幾
分異常であり、その最後の１ミリ秒期間では、決定結果
に依存する次の適切な動作に１割り込みベクトルをセン
トしている。一旦初期化が発生した場合に、背景プログ
ラムが実時間プログラム８０に直接結びつかない。衛星
を割り当てるような実時間プログラム８０への改変は、
データを特定記憶場所に入れることによっておよび／ま
たは、フラグをセントすることによって達成される。も
ちろん、谷１ミリ秒のタスクの完了で実時間プログラム
８０は次の割り込みが発生するまでに背景プログラム［
戻る。この手法は、背景プログラムがほとんどいかなる
ものであっても、非常に効果的であることを示している
。たとえば、実時間プログラムと共に、全く申し分なく
作動しているマイクロｉｔｓ機により供給されるユーテ
ィリティ監視プログラムでもよい。マイクロプロセンサ
ー２４に連結された端末は、データ入力およびデータ表
示す−ビスに＞Ｕ用され、背景プログラムは、引き続き
衛星を追跡（〜ながら、データ処理決定および暦（デー
タマツプ）予報プログラムの丁つな、システム動作に要
する代表的プログラムに転換される。

この「初期化」ルーチン８１は、等速呼用（〜記憶装置
（ＲＡＭ）をクリヤー（−１初期状態を設定し、ｔ！ｆ
Ｕ　！ｌ）込み処理装置ＶＣ同期］〜、ついで実時間プ
ログラム８０に対する割り込み全作動させる。初期化ル
ーチンの継続に次いで背景プログラムが始−まる。

実時間プログラム８０内の主な小象は、この用途のため
には、典型的ＶＣ数秒であるが、かなり大きな時間増量
に設定される。「このスロット中に衛星なし」ルーチン
８２は、ある時間単位の終りまでただ牟に待って、次い
で衛星が次の追跡スロットに割り当てられているかどう
かをチェックする。四つの追跡スロットの各々は、この
プログラムに、Ｉｌ、つて１１次チェックされ、どんな
衛星でもどこかのスロットに割り当てられることができ
る。一つの衛星が一つの追跡スロットに割り当てられた
ということが検出される時はいつも、そのプログラムは
「探索」ルーチンＢ６ＶＣ歩進する。これは周波数とコ
ード状態に作用（−７て、新１〜い衛星全探索する時間
を最小にする。最大時間を過ぎてもこの探索か成功しな
かった場合に、このプログラムは次のスロットに対］−
２て中断する。この用途のために、探索時間は、Ｃ／　
Ａコードの完全な探索が２０秒毎にほぼ１回行なわれる
ようＶＣセントされている。

最大探索時間は、それが中断する前に数個の完全なバス
を可能ＶＣする。

Ｃ／Ａコードの位相は、２０秒間に約１コードサイクル
（１０２３チツプ）の割合で歩進する。

この自己相関関数は２チップ幅の三角形であるので、受
信機振幅出力は１０ｍ５でＯから５０優へ上昇し、２０
ｍ５ｌｉＪ１に約５０％とど′まる。振幅閾値を超える
場合は、探索は中断され、この振幅はテストの間に十分
な遅延をとって、稠度も再テストされ、独立したザンブ
ルを確保する。

この信号が一度横出されると、「採索」ルーチン８３Ｖ
ｉ増 およそ１００ミリ秒ごとに時間を合わせて分離されて、
該信号がＮ中Ｍザンブルとしてなお存在していることを
検証する。これに裏って良好な検出を可能にすると共Ｖ
Ｃ５はとんどゼロの偽捕捉レートを維持している。該動
作はこの高速Ａ　Ｆ　Ｃハードウェアによって１％めら
れ、この高速Ａ　Ｆ　Ｃハードウェアは後続のザンプル
に、真正信号に対しての最初のものエリも高い信号レベ
ルを持たせる傾向がある。

この信号を検証した後，形プログラムはちょうどそれを
行なう「トランク」ルーチン８４に歩進する。所窒によ
り、このルーチンは約２分間、衛星からのデータを収集
し７、三つの完全なデータフレームの受信全確実にし、
ついで該データをＲＡＭに記憶する。背景プログラムは
該データを処理して受信の精度を検証し、次いで該デー
タをそれの１算に利用するだめのデータバンクに記憶す
る。追跡中に、ルーチンはたえずデータ内のビット同期
のためのチェックを行なっている。二つの逐次ビット同
期決定が行なわれる度Ｖ（，２０ミリ秒のきつかり数倍
の間をおいて、「良好なビット同期」が示され、ビット
同期カウンターＱ」カウントアツプされ、ついて−ＡＦ
Ｃ制御制御圧直圧間が記録される。該ビット同期カウン
ターは、１Ｎ号品質表示器と［７てオリ用され得る。良
好ビット同期の発生時におけるｋＦＣＮｆｆ−全記録す
ることυこよって、探索動作のだめの周波数全予測する
際の精度を保証すると共に、記録された時点で該信号が
位相ロックされたということを確実にする。

追跡時間の終りに、典型的には一衛星につき約１５秒で
あるが、「ドエルエンド」動作が発生し、コード状態が
航続距離ｔｒ算のために記録される。該プログラム８０
は、航続距離および周波数の大きな時間の経緯が記憶さ
れることを可能にしているが、現在位置＃Ｆ′！Ｊ４−
ルーナンは、各衛星の最後の二つの隣接した航続距離の
最大測定値を利用している。このデータ記録動作が完了
すると、該プログラムは次のスロットｖこ歩進し、継続
する。

本発明の装置は先行技術に１さる数々の利点を持ってい
るということが理解される筈である。

第一の利点は、通常の設「１で用いられている二つのチ
ャンネル（■とＱ）の代りに、本発明は一つの検出器を
用いていることであり、これによって直角位相二次局部
発振器源に対する要件を不用としている。第二の利点は
、可聴出力を利用することによって、最終帯域制限が簡
単な可聴増幅器で行なわれることができるようになった
ことである。第三の利点は、「ベースバンド」すなわち
直流出力に対抗する可聴出力を利用することによって、
ゼ「１周波数の１わりの発振器雑音が、可聴帯域ＶＣよ
って減衰されることが可能になったことである。雑音は
その点でもつともひどいので、このことは動作上の改良
を与え、または発（辰器の要件を緩和させる。第四の利
点は、可聴周波数を利用すること［工って、広域周波数
エラーの初期捕捉を可能にし、ここでも１だ、基準発損
益要件を緩和させることを可能に１．ている。第五の利
点は、可聴周波数を利用することＶＣ，ｒ、つて、通常
の受信機で用いられている集積ダンプ（ボックスカー）
検出器ＶＣ比較して長い時定数を持つ振幅検出器によっ
て、構成を簡素化したことである。第六の利点は、可聴
周波数、特に、１旧−１ｚを利用することＶこよって、
受信機出力からのデータ探索を比較的容易にしているこ
とである。このＩ　ＫＨｚの比率は、簡単なマイクロプ
ロセンサーＶＣよる直接の処理を可能にする。最後に、
上述したようなＩ　Ｋｋｉｚ出力を利用することは、そ
の定格周波数から小さいオフセソｉ・で基準発振器を走
行させることによって、最も工合工〈達成される。この
ことによって、信号の正常なトンブラーオアセントと比
較して小さく、かつ肘獅−機プログラムで容易にゼロ化
される、小さいが正確に既知の周波数オフセントが取り
入れられ得る。

本発明の良好な具体例ＶＣ関して説明して米だが、便用
した飴は説明のためのものであって、限定するものでな
く、そのより広い観点において本発明の真の範囲および
精神から逸脱せずに、特許請求の範囲内で柚々の変更が
なされ得る点を理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の航法受信機の構成図、第２図、第３図、
第４図は本発明による航法受信機の構成図、第５図は本
発明の装置に関連した波形図、さらに、第６図は本発明
の装置を制御するのに利用されるソフトウェアの簡素化
されたフローチャートを示す。 図中、１２は全方向性アンテナ装置、１３は几Ｆ増幅器
、１４は第一ミギザー（混合器）、１５は周波数逓倍器
、１６は広帯域ＩＦ増幅器、１７は相関器、２０は狭帯
域増幅器、２１は第二ミキサー、２２は同調可聴増幅器
、２８は電圧制御水晶発振器（ｖｃｘｏ）、５１は振幅
検出器、５２はアナログ／ディジタル変換器、５３は高
利得制限増幅器、５４）ま二位相検出器、５５は分周器
、５６は直流増幅器、５８は１ｏ２３薩１ｚタイミング
発振器、６１はＡ　ＩＩ’　Ｃ閾値検出器、６２　、６
４　ｉｔディジタル／アナログ変換器、６２は利得ラッ
テ、６５は周波数ランチ、６７はゲー　１−１６９は位
相比較器、７０はコード発生器、７１はゲート、７２は
コードラッテ、をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　グローバル位置ぎめシステム用航法システム用受
   信機であって、 電圧制御発振器と、 前記電圧制御発振器に応答し、位相ロックされた周波数
   を有する複数の信号を発生する装置と、 二相被変調無線周波数人力信号ならびに前記位相ロック
   信号発生器装置からの第一信号に応答する第一混合装置
   と、 前記第一混合装置の出力ならびに＠記位相ロック信号発
   生装置からの第二信号に応答し、その出力が可聴周波数
   範囲内にあるような第二混合装置と、 前記電圧制御発振器に位相ロックされた基準信号ならび
   に前記第二混合装置の可聴出力信号に応答し、前記可聴
   出力１ｇ号の振幅を検出する装置、前記電圧制御発振器
   に対する高速周波数制御信号を発生する装置、および前
   記基準信号を移相する装置とを有するＯＴ聴処理回路装
   置と、お工び 前記可聴処理回路装置の出力ＶＣ応答し、高速周波数制
   御信号に加算され、かつ前記電圧制御発振器に剛力１１
   される粗周波数信号を発生し、前記移相装置を制御し、
   さしＶこ前記可聴出力信号からのデータを得る処理装置
   ６′と、全備えたことを特徴とする上記受信機。 ２　特ｆｆＲ〜求の範囲第１項にｎＩｉ載の受信機であ
   って、該受信機はきらに前日［シ第一　、第二混合装置
   の間に納会され、かつ、前記第一混合装置の出力と、前
   記処理装置および前ｄ］シ移相装置ＶＣ応答する局部符
   号化装置の出力とを変調する相関装置を有する上記受信
   機。 ６　％許請求の範囲第２項ＶＣ記載の受信機であって、
   該受信機はさらに前記処理装＋＊、　ＶＣ応答し、前記
   第一混合装置Ｖ（関連した広帯域ｊｖＩ幅器の利得を制
   御する利得制御装］痘（ｉｌ−有する上記受信機。 ４　特許請求の範囲第３項に記載の受信機であって、前
   記振幅検出装置がダイオード検出器と、アナログ／ディ
   ジタル変換器に結合されたフィルターとを有する上記受
   信機。 ５　特許請求の範囲第４項ＶＣ記載の受信機であって、
   前記可聴処理回路装置がさらに、前記可聴出力信号と前
   記基準信号とに応答する二相検出装置を有し、さらに、
   前記二相検出器のエラー信号が直流増幅器ＶＣよって増
   幅され、前記高速周波数制御信号全発生する上記受信機
   。 ６　特許請求の範囲第５項に記載の受信機であって、前
   記可聴処理回路装置が、さらに、前記直流増幅器の出力
   に応答する閾値検出器を備えている上記受信機。 ２、特許請求の範囲第６項に記載の受信機であって、前
   記第二混合装置は、さらに、狭帯域増幅器および同、ｉ
   ｌＡ］可聴増幅器を有する上記受信機。 ８　特許請求の範囲第７項に記載の受信機であって、位
   相ロックされた周波数を持つ複数の信号を発生する前記
   装置ｉｔ、は、前記電圧制御発振器に応答する複数の周
   波数逓信器を有する上記受信機。