JPS6134486A - Position measuring apparatus - Google Patents

Position measuring apparatus

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JPS6134486A
JPS6134486A JP15599184A JP15599184A JPS6134486A JP S6134486 A JPS6134486 A JP S6134486A JP 15599184 A JP15599184 A JP 15599184A JP 15599184 A JP15599184 A JP 15599184A JP S6134486 A JPS6134486 A JP S6134486A
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Toshiyuki Shimada
島田 俊之
Koji Kageyama
浩二 景山
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    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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Abstract

PURPOSE:To automatically set initial information, by receiving a signal from one artificial satellite to obtain initial information necessary for shifting to the normal operation. CONSTITUTION:A CPU8 executes a program of starting time at the start up of the operation. First, a PN signal PNS is generated from a PN signal generation circuit 7 while the center frequency of a Doppler shift locking VCO10 is set and changed sequentially until a PN lock loop and a Doppler shift lock loop are locked. With the locking thereof, the CPU8 pick up time information and orbit information of a satellite from a received signal LDA fed by a demodulation circuit 12 to compute the rough position of an observing point. Finally, the CPU8 pick up orbit information of all artificial satellites from the signal LDA and then, executes the normal operation program. This eliminates the preliminary storage of initial information.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕    。[Detailed description of the invention] [Industrial application field].

本発明は測位装置に関し、特に、人工衛星から送信され
たデータ信号を用いて測位を行なうGPSシステム(G
lobal  Positioning  Syste
m)に適用して好適なものである。
The present invention relates to a positioning device, and in particular to a GPS system (GPS) that performs positioning using data signals transmitted from artificial satellites.
global positioning system
It is suitable for application to m).

〔従来、の技術〕[Conventional technology]

GPSシステムは人工衛星から地上に送られてくる位置
情報、時間情報などのデータ信号を観測点において受信
し、当該観測点の位置時刻等を受信したデータに基づ、
いて正確に知ることができるよ、、うに計画されたシス
テムで、第3図に示すように環球の中41を原点とする
直角座標系を考えたときの第1番目の人工衛星SAT!
 (その位置を(X5、yi 、2! )とする)と、
地球表面又は上空の一点P (X11、)Fll、21
1)との間の距離に関して成立つ式 (x!−xo)”+C’ji   3111)  言+
(Zz−2,)”=((tt   to)×C〕 2 
・・・・・・ (1) に基づいて、未知数を演算によって求めることにより観
測点Pの位置、時刻を知ることができることを原理とし
たものである。
The GPS system receives data signals such as position information and time information sent from artificial satellites to the ground at observation points, and based on the received data, the position and time of the observation point, etc.
You can know exactly what the first artificial satellite SAT is, considering the rectangular coordinate system with the origin at 41 inside the globe as shown in Figure 3.
(Let the position be (X5, yi, 2!))
A point P on the earth's surface or in the sky (X11,)Fll, 21
1) (x!-xo)"+C'ji 3111) Word+
(Zz-2,)”=((tt to)×C] 2
Based on (1), the principle is that the position and time of the observation point P can be known by calculating the unknowns.

ここでtiは人工衛星からデータ信号が送信された時刻
、toはこのデータ信号を観測点Pにおいて受信した時
刻、Cは光速である。
Here, ti is the time when the data signal was transmitted from the artificial satellite, to is the time when this data signal was received at the observation point P, and C is the speed of light.

(1)式を解くためには未知数の数だけ式をたてること
が必要であり、実際上観測点Pで同時に当該未知数の数
の人工衛星を観測できるようにするため、多数例えば1
8個の人工衛星が地球を周回するように計画されており
、かくして各衛星からのデータに基づいて必要な式をた
てるようになされている。
In order to solve equation (1), it is necessary to create equations for the number of unknowns, and in practice, in order to be able to observe the unknown number of satellites at the same time at observation point P, a large number of, for example, one
Eight artificial satellites are planned to orbit the earth, thus allowing the necessary equations to be developed based on data from each satellite.

例えばGPSシステムを測位システムとして用いる場合
は、4つの未知数Xo 、3’6.26 、及びtoに
含まれる誤差分を第4図に示す測位装置において人工衛
星から伝送されてくるデータに基づいて演算して位置P
 (Xo、’10、Zo> を求めることが考えられて
いる。
For example, when using a GPS system as a positioning system, the error included in the four unknowns Xo, 3'6.26, and and position P
It is considered to obtain (Xo, '10, Zo>).

第4図の測位装置は4つの未知数すなわち観測点の位1
! (Xo 、3’o 、20 )とデータの受信時刻
t0に含まれる誤差分とを解くための第1〜第4チヤン
ネルデータ受信回路DTR1〜DTR4を有する。
The positioning device in Figure 4 has four unknowns, namely the digit 1 of the observation point.
! It has first to fourth channel data receiving circuits DTR1 to DTR4 for solving (Xo, 3'o, 20) and the error included in the data reception time t0.

GPSシステムにおいて、人工衛星はLバンドに属する
周波数1.57542  (GHz)及び1.2276
 (G11z )の搬送波を、クロック周波数が10.
23  (MHz〕のPコード及び1.023  (M
Hz)のC/Aコードを用いてスペクトラム拡散した信
号を送信する。
In the GPS system, satellites use frequencies 1.57542 (GHz) and 1.2276 (GHz), which belong to the L band.
(G11z) with a clock frequency of 10.
P code of 23 (MHz) and 1.023 (M
A spread spectrum signal is transmitted using a C/A code (Hz).

ここでPコード及びC/Aコードは1023 (チップ
/ms)の疑偵雑音信号(これをPN信号と呼ぶ)でな
り、データは50 (bps)のBPSK(binar
y  phase  5hift  keying)信
号をPコード及びC/Aコードで転換して伝送される。
Here, the P code and C/A code are 1023 (chips/ms) suspicious noise signals (this is called a PN signal), and the data is 50 (bps) BPSK (binar).
y phase 5hift keying) signal is converted into P code and C/A code and transmitted.

かくして各衛星から送信されるデータは、各衛星の座標
位置データ、関連して地球を回っている      □
他の衛星の位置データ、及び人工衛星に搭載されている
安定度の高い原子時計(これをサテライト時計と呼ぶ)
に基づいて決まる時間系(これをサテライト時間系と呼
ぶ)と世界標準時との偏差データと共に、所定時間間隔
(すなわち6秒間隔)で送出されるサテライト時間系 どである。
Thus, the data transmitted from each satellite includes the coordinate position data of each satellite, relative to its orbit around the Earth □
Location data of other satellites and highly stable atomic clocks installed on artificial satellites (this is called a satellite clock)
The satellite time system is transmitted at predetermined time intervals (i.e., every 6 seconds) along with the deviation data between the time system determined based on the time system (this is called the satellite time system) and the world standard time.

第4図の測位装置の場合、搬送波周波数1.57542
(G Hz )の信号をアンテナ1によって受信し、周
波数変換回路2において周波数75.42  (MHz
lの第1中間周波信号IF、に変換した後掛算回路3に
与える。掛算回路3には局部発振回路4において発生さ
れた周波数64.72  CM )Iz )の周波数出
力LO,が与えられ、その出力端に得られる周波数10
.7 (MHz)の第2中間周波信号IP、を比較的広
い通過帯域をもつバンドパスフィルタ5を通じて第1〜
第4チヤンネルデータ受信回路DTR1〜DTR4の第
2の掛算回路6に与える。
In the case of the positioning device in Figure 4, the carrier frequency is 1.57542
(GHz) is received by the antenna 1, and the frequency conversion circuit 2 converts the signal to a frequency of 75.42 (MHz).
The first intermediate frequency signal IF is converted into a first intermediate frequency signal IF of l, and then applied to the multiplication circuit 3. The multiplier circuit 3 is given the frequency output LO, with a frequency of 64.72 CM ) Iz ) generated in the local oscillation circuit 4, and the frequency 10 obtained at its output terminal is
.. 7 (MHz) second intermediate frequency signal IP, is passed through a bandpass filter 5 having a relatively wide passband to the first to second intermediate frequency signals IP.
It is applied to the second multiplication circuit 6 of the fourth channel data receiving circuits DTR1 to DTR4.

ここで第1〜第4チヤンネルデータ受信回路DTRI〜
DTR4は4つの衛星からのデータをそれぞれ受信する
ことによって、上述の(1)式に基づく4つの式をたて
ることができるようになされている。各受信回路DTR
1〜DTR4は互いに同一構成を有し、従って以下第1
チヤン尿ルの受信回路DTR1によって構成を説明する
Here, the first to fourth channel data receiving circuits DTRI~
The DTR 4 is configured to be able to formulate four equations based on equation (1) above by receiving data from four satellites. Each receiving circuit DTR
1 to DTR4 have the same configuration, therefore, the first
The configuration will be explained using the channel receiving circuit DTR1.

この第2の掛算回路6は、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PN信号発生回路7か
ら発生されるPN信号PNSを第2中間周波信号IP、
と乗算することによって逆拡散処理を行うもので、PN
信号PNSは第2中間周波信号IFgにPN信号として
含まれているC/Aコードと同様に1021(チップ/
 m s )のコード信号でなる。
This second multiplier circuit 6 converts the spread spectrum data signal transmitted from the satellite into a PN signal PNS generated from the PN signal generation circuit 7 into a second intermediate frequency signal IP;
The despreading process is performed by multiplying the PN
The signal PNS is 1021 (chip/
m s ) code signal.

ここで各衛星にはそれぞれ特有のバイナリ−パターンの
C/Aコードが割当てられており、PNN信号発生絡路
7すべての衛星(例えば18個の衛星)にそれぞれ割当
そられたC/AコードパターンをもつPN信号PNSを
CPU8の制御の下に選択的に発生できるようになされ
ている。
Here, each satellite is assigned a C/A code with a unique binary pattern, and the C/A code pattern assigned to all the satellites (for example, 18 satellites) in the PNN signal generation circuit 7 is The PN signal PNS having the following value can be selectively generated under the control of the CPU 8.

かくして第2中間周波信号IF、に含まれてい゛るPN
信号の位相がPN信号発生回路7において発生されたP
N信号PNSと相関がとれたとき掛算回路6の出力端に
高い信号レベルの逆拡散出力信号DKNが得られ、これ
が第3の掛算回路9に与えられる。
Thus, the PN contained in the second intermediate frequency signal IF
The phase of the signal is P generated in the PN signal generation circuit 7.
When the correlation with the N signal PNS is established, a despread output signal DKN with a high signal level is obtained at the output terminal of the multiplication circuit 6, and this is given to the third multiplication circuit 9.

掛算回路9にはドツプラーシフトロック用電圧制御型発
振器(VCO)10の出力S1が与えられ、これにより
出力端に周波数455(kHz)の位相シフトキーイン
グ信号PSSが送出される。
The output S1 of a voltage controlled oscillator (VCO) 10 for Doppler shift locking is applied to the multiplication circuit 9, and thereby a phase shift keying signal PSS with a frequency of 455 (kHz) is sent to the output terminal.

この位相シフトキーイング信号PSSは狭い通過帯域(
例えば±1(kHz)程度)をもつバンドパスフィルタ
11に与えられて相関がとれたとき得られる逆拡散出力
信号DKNを例えばコスタスループで構成された復調回
路12に与える。その結果復調回路12の出力端に50
(bpS)の受信データLDAが復調されて得られ、C
P U 8に送込まれる。
This phase shift keying signal PSS has a narrow passband (
For example, the despread output signal DKN obtained when the despread signal DKN is applied to a band pass filter 11 having a frequency of about ±1 (kHz) and the correlation is taken is applied to a demodulation circuit 12 formed of, for example, a Costas loop. As a result, the output terminal of the demodulation circuit 12 has a
(bpS) received data LDA is demodulated and obtained, C
It is sent to P U 8.

CPU8は受信データLDAに基づいてキャリアを再生
することにより衛星の軌道上の位置及び測位装置間の相
対的位置変化、又は衛星の搬送周波数と局部発振回路4
の発振周波数との相対的ずれの変化に応じてドツプラー
シフトロック用■C010にドツプラーシフト制御信号
DPCを与えてその発振周波数を制御し、かくして受信
信号の中心周波数がドツプラー効果によってシフトして
も、位相シフトキーイング信号PSSの周波数をほぼ4
55 (kllz)に制御できるようにする。かくして
復調回路12−CPU8−VCOI O−掛算回路9に
よってドツプラーシフトロックループが形成される。
The CPU 8 reproduces the carrier based on the received data LDA to determine the orbital position of the satellite and relative position changes between positioning devices, or the carrier frequency of the satellite and the local oscillation circuit 4.
A Doppler shift control signal DPC is given to the Doppler shift lock C010 to control its oscillation frequency in accordance with changes in the relative deviation from the oscillation frequency of the Doppler shift lock. Also, the frequency of the phase shift keying signal PSS is approximately 4
55 (kllz). Thus, a Doppler shift lock loop is formed by the demodulation circuit 12, the CPU 8, the VCOI O, and the multiplication circuit 9.

一方バンドパスフィルタ11の出力端に得られる位相シ
フトキーイング信号はエンベロープ検出回路13に与え
られ、その検出出力ENVがローパスフィルタ14を通
じてPNロック用VCOI5に発振周波数制御信号C0
NTとして与えられる。
On the other hand, the phase shift keying signal obtained at the output end of the band pass filter 11 is given to the envelope detection circuit 13, and the detection output ENV is sent to the PN lock VCOI 5 through the low pass filter 14 as the oscillation frequency control signal C0.
Given as NT.

PNロック用VCO15は制御信号C0NTの変化に応
じて発振周波数が変化する第1の発振回路を有すると共
に、所定の周波数で発振する第2の発振回路を有し、C
PU8からスライドモード信号5LIDが与えられたと
き第2の発振回路を用いて所定の周波数の発振周波数出
力S2をPN信号発生回路7に与える。このときPN信
号PNSの周波数が受信信号に含まれているPN信号の
周波数に対して所定周波数だけずれることにより、PN
信号PNSの位相が受信信号に含まれているPN信号に
対して連続的に位相がずれて行くような動作モードが得
られる。このときエンベロープ検出回路13のエンベロ
ープ検出出力ENVは第5図に示すようにPN信号PN
Sと受信信号に含まれているPN信号との相関がとれた
とき三角波形状に立上るピーク波形を呈し、それ以外の
相関がない区間においては小さい信号レベルになる。
The PN lock VCO 15 has a first oscillation circuit whose oscillation frequency changes according to changes in the control signal C0NT, and a second oscillation circuit which oscillates at a predetermined frequency.
When the slide mode signal 5LID is applied from the PU 8, an oscillation frequency output S2 of a predetermined frequency is applied to the PN signal generation circuit 7 using the second oscillation circuit. At this time, the frequency of the PN signal PNS deviates from the frequency of the PN signal included in the received signal by a predetermined frequency, so that the PN
An operating mode is obtained in which the phase of the signal PNS is continuously shifted out of phase with respect to the PN signal included in the received signal. At this time, the envelope detection output ENV of the envelope detection circuit 13 is the PN signal PN as shown in FIG.
When there is a correlation between S and the PN signal included in the received signal, a peak waveform that rises in the shape of a triangular wave is exhibited, and in other sections where there is no correlation, the signal level is low.

CPU8はエンベロープ検出信号ENvがピーク値に立
上ったときこれを横切るようなスレシホールドレベルL
tkを有し、エンベロープ検出信号ENVが、二のスレ
シホールドレベルLいを越えない状態のときスライドモ
ード信号S L I DをPNロック用VCO15に与
えることによってこのスライドモード状態を維持させる
。これに対してエンベロープ検出信号ENVがスレシホ
ールドレベルLtkを越えたときスライドモード信号5
LIDを消失させる。
The CPU 8 sets a threshold level L that the envelope detection signal ENv crosses when it rises to the peak value.
tk, and when the envelope detection signal ENV does not exceed the second threshold level L, this slide mode state is maintained by applying the slide mode signal SLID to the PN lock VCO 15. On the other hand, when the envelope detection signal ENV exceeds the threshold level Ltk, the slide mode signal 5
Disappear LID.

このようにしてPN信号PNSの位相が受信信号に含ま
れているPN信号の位相に追従する状態に制御され、か
くして相関がとれた状態を維持するようになされている
。この結果エンベロープ検出回路13−ローパスフィル
タ14及びCPU8−PNロック用VCO15−PN信
号発生回路7−掛算回路6のループによってPNロック
ループが形成される。
In this way, the phase of the PN signal PNS is controlled to follow the phase of the PN signal included in the received signal, thus maintaining a correlated state. As a result, a PN lock loop is formed by the envelope detection circuit 13-low-pass filter 14, CPU 8-PN lock VCO 15-PN signal generation circuit 7-multiplication circuit 6.

これに加えて、測位装置は、タイマJ6を有し、衛星か
らの信号を測位装置が受信した時刻を計時するようにな
されている。タイマ16は測位装置が搭載する時計(こ
れをユーザ時計と呼ぶ)から所定時間(例えば1(s)
)ごとに与えられるリセット信号PPSを受けてリセッ
トし、所定時間(例えば20(ns))ごとに到来する
クロック信号CKによりカウントし、PN信号発生回路
7よりエポック信号EPが与えられたとき受信時刻情報
を表わすカウント値NをCPU8に送出して1ムf@吋
1mf(lIJi ch x o d−、υ k−/&
 C’ 411 L V’ Q aこの第4図の構成に
おいて、第1〜第4チヤンネルデータ受信回路DTR1
〜DTP4の全てがロック状態にあり、受信データLD
A&び受信時刻情報NがCPU8に与えられると、CP
U8は上述の(1)式に従う4つの関係式から測位装置
(観測点)の位置を演算する。その演算結果は表示装置
17により表示される。
In addition, the positioning device has a timer J6, and is configured to measure the time when the positioning device receives a signal from the satellite. The timer 16 clocks a predetermined time (for example, 1 (s)) from a clock (this is called a user clock) installed in the positioning device.
), the clock signal CK that arrives every predetermined time (for example, 20 (ns)) is used to reset the signal, and when the epoch signal EP is given from the PN signal generation circuit 7, the reception time is determined. The count value N representing the information is sent to the CPU 8 and the count value N representing the information is sent to the CPU 8.
C' 411 L V' Q a In the configuration shown in FIG. 4, the first to fourth channel data receiving circuits DTR1
~All DTP4 are in lock state, and the received data LD
When A& and reception time information N are given to the CPU 8, the CPU
U8 calculates the position of the positioning device (observation point) from the four relational expressions according to the above-mentioned equation (1). The calculation results are displayed on the display device 17.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この第4図の測位装置において、例えば電源投入時のよ
うな測位動作開始時にPNロックループ及びドツプラー
シフトロックループをロック状態に引込むために、第1
に時刻及びおおよその位置等の初期情報を破線で示す入
力装置18を介して入力する必要があった。この場合に
は操作が煩雑、となり、また、入力する初期情報の収集
動作を要するという欠点がある。
In the positioning device shown in FIG. 4, the first
Initial information such as time and approximate location had to be input via an input device 18 shown by a broken line. In this case, the operation becomes complicated and there is a drawback that an operation for collecting initial information to be input is required.

第2に、第4図に破線で示すバックアップメモリ19を
設け、このバックアップメモリ19に初期情報を蓄えて
おいて動作開始時に用いる方法があった。しかし、動作
開始時の最新情報を初期情報としないためそれら情報が
大幅に異なるときには測位動作に入ることができなくな
るおそれがあった。
Second, there is a method in which a backup memory 19 shown by a broken line in FIG. 4 is provided, and initial information is stored in this backup memory 19 and used at the start of operation. However, since the latest information at the start of the operation is not used as the initial information, there is a risk that the positioning operation cannot be started if the information differs significantly.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、操作員を
煩わすことなく自動的に初期情報を設定して通常の測位
動作に移行させることができる測位装置の提供を目的と
する。
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a positioning device that can automatically set initial information and shift to normal positioning operation without bothering the operator.

C問題点を解決するための手段〕 かかる目的を達成するため本発明においては、動作開始
時にCPU8がPN信号PNS及びドツプラ・−シフト
制御信号DPdを逐次変更してPNロックループ及びド
ツプラーシフトロックループを共にロックさせるように
制御して1つの人工衛星からの信号を受信し、その受信
信号り、D Aより初期情報を得ようとする。
Means for Solving Problem C] In order to achieve the above object, in the present invention, at the start of operation, the CPU 8 sequentially changes the PN signal PNS and the Doppler shift control signal DPd to create a PN lock loop and a Doppler shift lock. The loops are controlled to lock together to receive a signal from one artificial satellite, and initial information is obtained from the received signal DA.

〔作用〕[Effect]

CPU8は動作開始時に起動時間のプログラムを実行す
る。最初に、PN信号発生回路7からPN信号PNSを
発生させると共に、ドツプラーシフトロック用VCOI
Oの中心周波数を設定し、それを逐次変更してPNロッ
クループ及びドツプラーシフトロックループをロックさ
せるようにする。ロックされると、CPU8は復調回路
12からの受信信号LDA−iJ−ら時刻情報及び衛星
の軌道情報を取込んで観測点の概略位置を演算する。最
後にCPU8は受信信号LDAから全人工衛星の軌道情
報を取込んで、その後に通常の動作プログラムを実行す
る。
The CPU 8 executes a startup time program at the start of operation. First, the PN signal PNS is generated from the PN signal generation circuit 7, and the VCOI for Doppler shift lock is
The center frequency of O is set and successively changed to lock the PN lock loop and Doppler shift lock loop. When locked, the CPU 8 takes in time information and satellite orbit information from the received signal LDA-iJ- from the demodulation circuit 12 and calculates the approximate position of the observation point. Finally, the CPU 8 takes in the orbit information of all the satellites from the received signal LDA, and then executes a normal operation program.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面について本発明の一実施例を詳述する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

CPU8は通常の測位動作を行なわせるプログラムの他
に、動作開始時例えば電源投入時に初期情報を設定させ
る第1図に示すプログラムを実行する。
In addition to the program for performing normal positioning operations, the CPU 8 executes a program shown in FIG. 1 that causes initial information to be set at the start of operation, for example, when the power is turned on.

CPU8はステップSPIにおいて第1チャンネルデー
タ受信回路DTR1にPN信号PNS及びドツプラーシ
フトロック用VCOIOの中心周波数を指示するドツプ
ラーシフト制御信号DPCを与える。次いで、ステップ
SP2において、CPU8は第1チャンネルデータ受信
回路DTR1がロック状態にあるか否かを判断し、否定
結果が得られるとステップSPIに戻ってPN信号及び
ドツプラーシフト制御信号DPCを与え直す。
In step SPI, the CPU 8 provides the first channel data receiving circuit DTR1 with a PN signal PNS and a Doppler shift control signal DPC instructing the center frequency of the Doppler shift locking VCOIO. Next, in step SP2, the CPU 8 determines whether or not the first channel data receiving circuit DTR1 is in a locked state, and if a negative result is obtained, the process returns to step SPI to reapply the PN signal and Doppler shift control signal DPC. .

初期情報を得るためには到来する人工衛星からの信号の
うち1つを受信すれば良い。しかしながら、電源投入時
には観測点側で受信できる人工衛星を特定できないし、
また、その位置も′特定できない。そこで、ステップS
PI及びステップSP2を通じて1つの人工衛星の信号
を捜し出して受信しようとする。
In order to obtain initial information, it is sufficient to receive one of the signals from the incoming artificial satellites. However, when the power is turned on, it is not possible to identify the satellites that can be received at the observation point.
Also, its location cannot be specified. Therefore, step S
An attempt is made to find and receive a signal from one artificial satellite through PI and step SP2.

PN信号は上述したように人工衛星毎に異なる(従って
、18通存在する)ので、CPU8は任意にPN信号P
NSを選択して人工衛星のPN信号と相関が取れたかを
エンベロープ検出回路13からの出力ENVで判断する
と共に、ドツプラーシフトによる信号の可変帯域1G(
kHz)をC/N (Carrier/No1se)を
考慮してほぼ600 (Ilz)毎に区切ってその1つ
にドツプラーシフトロック用VCOIOの中心周波数を
設定し、受信信号が得られたかを復調回路12の出力L
DAから判断する。その結果、否定結果が得られるとド
ツプラーシフトロック用VC010の中心周波数を切換
えて再び判断しその動作を繰返す。1つのPN信号につ
いて、ドツプラーシフトロック用vCOの中心周波数を
ドツプラーシフトの可変帯域全域に亘って切換えても人
工衛星からめ信号を受信できない場合には他のPN信号
について上述の動作を行なう。
As mentioned above, the PN signal differs from satellite to satellite (therefore, there are 18 signals), so the CPU 8 arbitrarily selects the PN signal P.
NS is selected and it is determined whether the correlation with the PN signal of the satellite is established based on the output ENV from the envelope detection circuit 13, and the variable band 1G (1G) of the signal by Doppler shift is determined.
The center frequency of the Doppler shift lock VCOIO is set to one of the 600 (Ilz) intervals considering the C/N (Carrier/No.1se), and the demodulation circuit checks whether a received signal is obtained. 12 output L
Judging from DA. As a result, if a negative result is obtained, the center frequency of the Doppler shift lock VC010 is switched, the judgment is made again, and the operation is repeated. If a signal from a satellite cannot be received for one PN signal even if the center frequency of the Doppler shift locking vCO is switched over the entire Doppler shift variable band, the above operation is performed for other PN signals.

このようにすることによりステップSP2でやがて肯定
結果が得られる。肯定結果が得られると、CPU8はス
テップSP3で受信信号LDAから時刻情報を取込み、
ステップSP4でその衛″星の軌道情報を取込む。これ
ら時刻情報及び軌道情報から衛星の位置を特定すること
ができる。
By doing so, a positive result will be obtained in step SP2. When a positive result is obtained, the CPU 8 takes in time information from the received signal LDA in step SP3, and
In step SP4, the orbital information of the satellite is acquired.The position of the satellite can be specified from these time information and orbital information.

次いで、CPU8はステップSP5でそれらの情報を基
に観測点の概略位置を例えば双曲線航法により演算する
。仮りに信号が受信された人工衛星をSAT、とじ、そ
の軌道を第2図に示すTRとし、異なる3時点での位置
をPi、P、2、P3とする。位置P1において送出さ
れた信号の伝播時間(第3図に示すΔT)と、位置P2
において送出された信号の伝播時間との差より観測点の
概略位置PRは2点P1、P2を焦点とする回転双曲面
C1上にあると考えられる。また、位置P2において送
出された信号の伝播時間と、位[P3において送出され
た信号の伝播時間との差より観測点の概略位置PEは2
点P2、P3を焦点とする回転双曲面C2上にあると考
えられる。従って、時点を異にする情報により多くの回
転双曲面を得てその交点として概略位置PEを演算する
ことができる。
Next, in step SP5, the CPU 8 calculates the approximate position of the observation point based on the information, for example, by hyperbolic navigation. Let us assume that the artificial satellite from which the signal was received is referred to as SAT, its orbit as TR shown in FIG. 2, and its positions at three different points in time as Pi, P, 2, and P3. The propagation time of the signal sent out at position P1 (ΔT shown in FIG. 3) and the position P2
From the difference in the propagation time of the signal sent out in , it is considered that the approximate position PR of the observation point is on a hyperboloid of revolution C1 with two points P1 and P2 as focal points. Also, from the difference between the propagation time of the signal transmitted at position P2 and the propagation time of the signal transmitted at position P3, the approximate position PE of the observation point is 2
It is considered to be on a hyperboloid of revolution C2 with focal points at points P2 and P3. Therefore, it is possible to obtain many rotational hyperboloids using information at different times and calculate the approximate position PE as the intersection point.

その後、CPU8は受信信号LDAから他の人工衛星の
軌道情報を取込む。ここで、各人工衛星からの信号の中
には、上述したように自己の軌道情報の他、精度は落ち
るが他の人工衛星についての軌道情報も含まれている。
Thereafter, the CPU 8 acquires orbit information of other artificial satellites from the received signal LDA. Here, the signals from each artificial satellite include not only its own orbit information as described above, but also orbit information about other artificial satellites, although the accuracy is lower.

かくして、観測点の概略位置と、各人工衛星の軌道情報
から各人工衛星の仰角を計算して、仰角の大きい順に4
個の人工衛星を選択して各チャンネルデータ受信回路D
TR1〜DTR4に割当て、その4つのチャンネルデー
タ受信回路DTR1〜DTR4からの受信信号LDAを
基に4つの上述の(1)式を立てて測位演算を行なう通
常の動作ステップSP7に移行する。
In this way, the elevation angle of each satellite is calculated from the approximate position of the observation point and the orbit information of each satellite, and the 4
Each channel data receiving circuit D
The process proceeds to a normal operation step SP7 in which four equations (1) are established based on the received signals LDA from the four channel data receiving circuits DTR1 to DTR4 and a positioning calculation is performed.

第1図の処理シーケンスを実行する実施例によれば、1
個の人工衛星からの信号を受信して測位動作に必要な初
期情報を得るようにしたので、改めて初期情報を入力し
なくて良く操作性を向上させることができ、また、初期
情報を予め持たなくて良い。
According to an embodiment implementing the processing sequence of FIG.
Since the initial information necessary for positioning operation is obtained by receiving signals from several artificial satellites, it is possible to improve operability without having to input the initial information again, and it is possible to improve operability by having the initial information stored in advance. It's fine without it.

なお、上記実施例では第1チャンネルデータ受信回路D
TRIを用いて1つの人工衛星からの信号を捜し出して
受信するようにしたが、全てのチャンネルデータ受信回
路DTR1〜DTR4を用いて1つの人工衛星からの信
号を捜し出すようにしても良い。この場合には電源投入
から1つの人工衛星の信号受信までに要する時間を短縮
できる。
Note that in the above embodiment, the first channel data receiving circuit D
Although the TRI is used to search for and receive a signal from one artificial satellite, all the channel data receiving circuits DTR1 to DTR4 may be used to search for a signal from one artificial satellite. In this case, the time required from turning on the power to receiving a signal from one artificial satellite can be shortened.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、通常の動作に移行させる
ために必要な初期情報を1つの人工衛星からの信号を受
信して得るようにしたので、予め初期情報を格納してお
く必要がなく、また動作開始時に改めて入力する必要が
ない測位装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the initial information necessary for transitioning to normal operation is obtained by receiving a signal from one artificial satellite, so there is no need to store the initial information in advance. Furthermore, it is possible to obtain a positioning device that does not require new input at the start of operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による測位装置のCPU8の動作の説明
軒供するフローチャート、第2図は観測点の概略位置の
演算に用いた双曲線航法の説明に供する路線図、第3図
はGPSシステムの原理を示す路線図、第4図は従来考
えられていた測位装置を示すブロック図、第5図はスラ
イドモードにおけるエンベロープ検出出力を示す信号波
形図である。 1・・・・・・アンテナ、4・・・・・・局部発振回路
、5.11・・・・・・バンドパスフィルタ、8・・・
・・・CPU、10・・・・・・ドツプラーシフトロッ
ク用VCO113・・・・・・エンベロープ検出回路、
15・・・・・・PNロック用VCo、16・・・・・
・タイマ、DTR1〜DTR4・・・・・・第1〜第4
チヤンネルデータ受信回路。
Figure 1 is a flowchart explaining the operation of the CPU 8 of the positioning device according to the present invention, Figure 2 is a route map explaining hyperbolic navigation used to calculate the approximate position of an observation point, and Figure 3 is the principle of the GPS system. FIG. 4 is a block diagram showing a conventional positioning device, and FIG. 5 is a signal waveform diagram showing envelope detection output in slide mode. 1...Antenna, 4...Local oscillation circuit, 5.11...Band pass filter, 8...
...CPU, 10...VCO113 for Doppler shift lock...Envelope detection circuit,
15... VCo for PN lock, 16...
・Timer, DTR1 to DTR4...1st to 4th
Channel data receiving circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  人工衛星から到来するスペクトラム拡散信号でなる受
信信号に含まれているPN信号との相関をとつて逆拡散
出力信号を得た後この状態を維持するPNロックループ
と、上記逆拡散出力信号に基づいて得られる変換入力信
号に生ずるドップラーシフトを補正すると共に狭帯域の
バンドパスフィルタを通過させてデータを復調させるド
ップラーシフトロックループと、復調された受信信号に
含まれる上記人工衛星の位置情報及び伝播時間情報を4
つの人工衛星について入力して観測点の位置を演算する
演算手段とを具えた測位装置において、上記演算手段は
動作開始時に上記PNロックループ及び上記ドップラー
シフトループが共にロックするまで制御信号を切換えて
送出し、次いで1つの上記人工衛星についてロック状態
を得たとき観測点の位置演算に要する初期情報を取込み
設定するようにしたことを特徴とする測位装置。
A PN lock loop that maintains this state after obtaining a despread output signal by correlating it with a PN signal included in a received signal consisting of a spread spectrum signal arriving from an artificial satellite, and a PN lock loop that maintains this state after obtaining a despread output signal. A Doppler shift lock loop that corrects the Doppler shift that occurs in the converted input signal obtained by the input signal and demodulates the data by passing it through a narrow band pass filter, and position information and propagation of the satellite contained in the demodulated received signal. time information 4
In the positioning device, the calculation means is configured to switch control signals at the start of operation until both the PN lock loop and the Doppler shift loop are locked. A positioning device characterized in that when a locked state is obtained for one of the artificial satellites, initial information necessary for calculating the position of an observation point is taken in and set.
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