JPS62245979A - Ｇｐｓ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】 （産業上の利用分野） 本発明は、少なくとも３個以上の複数の衛星からの電波
を同時に受信し、各衛星と本受信機間の電波到達時間を
測定し受信地点の位置及び時刻を求めるＧＰＳ受信機に
関するものである。

（従来の技術） 従来この種のＧＰＳ受信機においては、２種類の受信方
式が用いられており、その１つの受信方式は２時分割に
て、順次衛星信号を切り換えて受信し、各衛星−受信機
間の擬似距離を測定する方式（以下単一チャンネル受信
方式という。）であり、もう１つの方式は、複数個の衛
星信号を同時に受信し、同時刻における各衛星−受信機
間の擬似距離を測定する方式（以下多チャンネル受信方
式という。）である。

第３図は、単一チャンネル受信方式によるＧｐｓ受信機
の構成例を示し、空中ｉｆより、受信された信号は、基
準発振器２１５周波数合成器２２及び増巾１周波数変換
回路おでなる共通ノ１−ドウエア２において、受信信号
が一定レベルに増巾されかつ周波数変換が行われ、コー
ド相関器３１．ベースバンド復調回路３２．擬似雑音コ
ード発生器（以下ＰＮコード発生器と呼ぶ）３３゜ディ
ジタル発振器３４より構成されているチャンネルハード
ウェア３に人力される。

ＰＮコード発生器３３では、プロセッサ４によりある指
定された衛星のＰＮコードが出力され。

コード相関器３１において、受信信号と相関処理が行わ
れ、ＰＮココ−発生器おからの擬似雑音（以下ＰＮコー
ドと呼ぶ）は、指定された衛星のＰＮコードにトラッキ
ングするように、プロセッサ４により制御される。

コード相関器３１の出力はベースバンド復調回路３２に
入力され、上記コード相関器３１の出力とディジタル発
振器３４の出力とが混合される。ディジタル発振器３４
の出力信号は、コード相関器３１の出力である中間周波
数帯信号に追尾するようにプロセッサ４により制御され
る。

第４図は多チヤンネル受信方式によるＧＰＳ受信機の構
成例を示し、追尾しようとする衛星の個数分のチャンネ
ルハードウェア３（３−１゜３−２．・・・・・・・・
・３−ｎ）を備え、このチャンネルハードウェアは第３
図の単一チャンネル方式によるＧＰＳ受信機のチャンネ
ルハードウェア３と同一のものである。共通ハードウェ
ア２で衛星からの受信信号は増幅２周波数変換が行われ
、その出力信号は、複数個のチャンネルハードウェア３
に入力され、各チャンネルハードウェア３において、単
一チャンネル受信方式と同様に。

それぞれの衛星を連続して追尾するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した単一チャンネル受信方式及び多チヤンネル受信
方式は夫々れ欠点及び長所があり両方の長所を具有しな
い。一般にＧＰＳ受信機においては２位置測定のためＫ
は４個以上の衛星から信号を受信しなければならない。

まず単一チャンネル受信方式によるＧＰＳ受信機では。

１個のチャンネルハードウェアしかないため。

時分割にて受信衛星を切り換えなければならないため加
速度運動に対する追尾特性が劣る欠点がある。他面多チ
ャンネル方式の受信機に比べ。

チャンネルハードウェアが１個で済み、受信機の小型化
に適し、また、製造価格を低くすることができるという
利点を持っている。

一方多チヤンネル受信方式の受信機は、複数個のチャン
ネルハードウェアを必要とし、受信機が大型化し、また
、製造価格が高くなるという不利な点を持つ１反面、各
衛星の信号を連続的に追尾するため、単一チャンネル受
信方式の受信機のような再捕捉時のＰＮコード値の計算
搬送波の位相の計算等が必要でなく、より衛星信号追尾
が簡単である。

また、各衛星からの擬似距離の測定が同時刻に行えるた
め９位置を測定する際の受信機の時刻の変化率は測位誤
差に影響を与えないという利点がある。

このように単一チャンネル受信方式及び各チャンネル受
信方式の欠点がなく２両者の長所を兼ね備えたＧＰＳ受
信機が望まれていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこのような点にかんがみ、１個のチャンネルハ
ードウェアを用い、従来多チヤンネル受信方式による複
数個のチャンネルハードウェアで行われていた同時処理
を時分割方式により高速度に処理することで、各チャン
ネル受信方式と同等の性能を維持し、かつ単一チャンネ
ルと同等の小型化及び低価格のＧＰＳ受信機を提供しよ
うとするものである。以下９図面により本発明を説明す
る。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図はその各部の時刻に対する出力状態を示す図である
。

本発明のＧＰＳ受信機は、空中線１と共通ハ−ドウエア
２を構成する基準発振器２１２周波数合成器ｎ、増幅・
周波数変換回路２３と、チャンネルハードウェア３を構
成するコード相関器３１゜ベースバンド復調回路３２と
、プロセッサ４は単一チャンネル受信方式の要素と同等
であるが。

本発明はこれに加えて前記増幅・周波数変換回路乙のア
ナログ信号出力をディジタル信号に変換するめ変換器５
と、チャンネルノ・−ドウエア３を構成する多重ＰＮコ
コ−発生器３３　Ａ及び多重ディジタル発振器３４　Ａ
は多重化処理用に構成され、更に前記ベースバンド復調
回路３２の出力信号は前置処理器６により各衛星ごとの
信号を分離処理し、これをプロセッサ４に供給するよう
にして、該プロセッサの制御により多チヤンネル受信方
式の機能を付加し、高速処理を行うように構成したもの
である。

空中線ｌより受信された衛星信号は、増幅。

周波数変換回路おにおいて、増幅１周波数変換が行われ
の変換器５に入力される。該−変換器は、受信信号をサ
ンプリングし、そのサンプリングしたアナログ値より、
ディジタル値に変換する。上記ディジタル化された受信
信号は上空にある複数個の衛星信号が重畳したものであ
り、それぞれの衛星信号は、それぞれの衛星固有のＰＮ
コード及びメツセージ信号により変調されたものである
。ここで、サンプリング周期を’ｒｓとする。

上記ディジタル変換された信号は、コード相関器３１に
入力される。一方、多ＮＰＮコード発生器３３　Ａにお
いては９周期Ｔｓの間に８個の衛星の任意の時刻におけ
るＰＮコード値を出力する機能を有している。

ここで、多重ＰＮココ−発生器３３　Ａは２周期Ｔｓの
間に、　　１個の衛星ＳＶＩ　、ＳＶｌ　＋　”’　＋
　Ｓ’／６！のＰＮコードを順次出力する。いま上記２
個の衛星信号を追尾する場合を考えてみる。

時刻Ｔｉ（第２図の（６））において、　Ａ／Ｄ変換器
５において、サンプル−ディジタル値に変換された受信
信号Ｓｔ（第２図の（１））に対し、多重ＰＮココ−発
生器３３　Ａにおいては、１個の衛星ＳＶ、。

ＳＶｌ　、−ＳＶＩ　ノＰ　Ｎ　コ−ト（７’）あルコ
ート値ＰＮｉ（ｓｖｌ）、ｐＮｔ（ＳＶｌ）、−、ｐＮ
ｔ（ｓｖｌ）が順次出力（第２図の（２））され、それ
らの値は、コード相関器３１に入力され、受信信号Ｓｔ
と順次相関処理が行われる。その結果Ｃ１（ＳＶＩ　）
　、　Ｃ１（ＳＶｌ）。

−、Ｃ１（ＳＶｌ）が得られる（第２図）（３１）　ｏ
すなわち Ｃｉ　（ＳＶｌ）＝Ｓ　ｉ■ｐＮｉ　（ＳＶｚ　）但し
「■」は１次の様な処理を意味する。すなわち、ある任
意のディジタル値Ｘ、Ｙは。

Ｘ＝Σａ　ｉＸ２’　（ａ　ｉ＝ｏ　、またはり、ｎは
正の整数）ｉ寓Ｏ とすると また、多重ＰＮココ−発生器３３　Ａより、順次出力さ
れる１個のＰＮコードが、それぞれの衛星のＰＮコード
と一致するように制御される。

また＋　　Ｃｔ（ＳＶｘ）　、ｃｉ（ｓｖｚ）＋−＋ｃ
ｔ（ｓｖｌ）　ｈｓ。

順次ベースバンド復調回路３２に入力される。

一方、多重ディジタル発振器３４Ａにおいては。

周期Ｔｓの間に、上記１個の衛星の周波数変換されたそ
れぞれの搬送波に対して、ベースバンド復調回路３２に
おいて、それぞれの衛星のメツセージ信号を復調するた
め、また多重ＰＮココ−発生器３３　Ａ及び多重ディジ
タル発掘器３４Ａを制御するため、衛星ＳＶ　Ｉ　ＨＳ
　Ｖ　２　”””　＋　Ｓ　”ｌのｍｂｉｔのディジタ
ル値の形で局発信号Ｒｉ　（ＳＶｌ）　、Ｒｉ（ＳＶｌ
）。

・・・・・・、Ｒ４（ＳＶｌ）が順次出力（第２図の（
５０され。

ベースバンド復調回路３２にてＣ１（ＳＶｌ）、Ｃ１（
ＳＶｌ）＋−、Ｃｉ　（５Ｖｌ）と順次混合され、　　
Ｂｉ（ＳＶｌ）、　Ｂｉ（ＳＶｚ）−・、Ｂｉ（ＳＶｌ
）が得られる（第２図の（５））。

すなわち、　　Ｂｉ（ＳＶｌ）＝Ｃ４（ＳＶＩ）■Ｒｉ
（ＳＶｌ）Ｂｉ（ＳＶｌ）＝Ｃ４（ＳＶｌ）■Ｒｉ（Ｓ
Ｖｌ）Ｂｉ（ＳＶｌ）＝Ｃ４（ＳＶｌ）■Ｒ３（ＳＶｌ
）また、プロセッサ４により、上記１個の衛星の局発信
号が、それぞれ力衛星の搬送波に同期するように、多重
ディジタル発振器３４　Ａは制御される。チャンネルハ
ードウェアにおいては、サンプリング、アナログ値−デ
ィジタル値変換周期Ｔｓごとに、上記の処理が繰り返し
行われ、チャンネルハードウェアの出力として、１個ノ
衛星のベースバンド復調された信号が周期Ｔｓごとに得
られる。

前置処理器６においては、順次送られてぐる１個の衛星
の信号をそれぞれの衛星信号ごとに分離し２分離された
信号はプロセッサ４に送られ、それぞれの衛星のメンセ
ージデータの復調。

解読、多重ＰＮコード発生器３３Ａ、多重ディジタル発
掘器３４Ａの制御を行う。

第２図に基き、前述の動作を時間の経過に関連して説明
を行う。

この図面の例ではぎ側力衛星を追尾する場合であって、
（１）はＡ／Ｄ変換器５の変換出力であり。

Ｓｉ、Ｓｉ＋１はそれぞれ時刻（６）における時刻Ｔｉ
。

Ｔ　ｉ　＋１においてＡ／Ｄ変換された衛星信号である
。

ｆ２＋は多重ＰＮコード発生器３３　Ａの出力を表わし
ており、　　ＰＮｉ（ＳＶ＋）〜ＰＮｉ（ＳＶｌ）のそ
れぞれのＰＮコード値は、　　Ｓｉとまた。　　ＰＮｉ
＋１（ＳＶ＋）〜ＰＮｉ＋１（ＳＶｌ）のそれぞれは、
Ｓｉ＋１と相関処理が行われ、（３）はその結果である
相関結果を表わしている。（４）は多重ディジタル発振
器３４　Ａの出力を表わしており、それぞれの衛星に関
する出力ｆＦＬＲｉ（ＳＶＩ）　、Ｒｉ（ＳＶ２）　、
−・・、Ｒｉ（ＳＶＪ）＆！。

それぞれの衛星に関するコード相関結果Ｃ１（ＳＶ＋　
）　、Ｃｉ　（ＳＶ２）　＋・−・、Ｃ１（ＳＶｌ）　
０”＞それぞれと混合され、それぞれの衛星のベースバ
ンド出力Ｂｉ（ＳＶ＋　）　、Ｂｉ（ＳＶ２）　、・−
・Ｂｊ（ＳＶｌ）が（５１ノヨうに得られる。（６）は
時刻の推移を表わしており。

ＴＩはｌＶ′Ｄ変換器５の変換周期全表わしている。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、単一チャンネル受信方式
に加え、新たにＡ／Ｄ変換器を設はディジタル化処理を
行い、これを多重化処理のためのＰＮコード発生器、デ
ィジタル発振器を用いることにより複数の衛星からの信
号を高速に処理し、また前置処理器により衛星ごとの信
号に分離し、プロセッサで各衛星のメツセージデータの
復調、解読及び各衛星のＰＮコード及び搬送波信号に追
尾制御するようにしであるので。

単一チャンネル方式の小型化、低価格化ができ。

かつ多チヤンネル受信方式の利点も有し、利用上の効果
が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるブロック図、第２因
は第１図の各部における動作出力の説明図、第３図及び
第４図は夫々れ従来の単一チヤンネル受信方式、多チヤ
ンネル受信方式の一例のブロック図である。 ■・・・空中線、２・・・共通ハードウェア、２１・・
・基準発振器、２２・・・周波数台取器、２３・・・増
幅０周波数変換器、３・・・チャンネルハードウェア、
　３１・・・コード相関器、３２・・・ベースバンド復
調回路、３３Ａ・・・多重ＰＮコード発生器、３４Ａ・
・・多重ディジタル発振器、４・・・プロセッサ、５・
・・〜勺変換器。 ６・・・前置処理器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空中線から複数個の衛星信号を受信し、該受信信号を増
   幅、周波数変換し、該変換出力をＡ／Ｄ変換器でサンプ
   リング及びアナログ値よりディジタル値に変換し、一方
   多重擬似雑音符号発生器は追尾する複数個の衛星の擬似
   雑音符号を時分割して順次出力した擬似雑音符号値をコ
   ード相関器に入力し、前記ディジタル値に変換された受
   信信号と順次相関処理（逆拡散処理）を行ないこれを順
   次ベースバンド復調回路に入力するとともに、他方各衛
   星信号のベースバンド復調を行うため、各衛星に対応す
   る信号を多重ディジタル発振器から順次出力し、該出力
   を前記ベースバンド復調回路に入力し、夫々れの衛星の
   前記逆拡散信号と混合されて復調され、かつ前置処理器
   において夫々れ衛星ごとの信号に分離し、該分離信号を
   プロセッサに入力し、各衛星のメッセージデータの復調
   及び各衛星の擬似雑音符号及び搬送波信号に追尾制御す
   るとともに受信地点の位置及び時刻の測定を行うように
   したことを特徴とするＧＰＳ受信機。