JPS63111486A - スペクトル拡散受信機の逆拡散回路 - 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〕 本発明は移動体に搭載され衛星からの送信側ＰＮ符号を
受信し捕捉により衛星からの送信側ＰＮ符号の周期と移
動体の受信機から発生する受信側ＰＮ符号の周期との同
期をとって測距するスペクトル拡散受信機の逆拡散回路
に関する。

〔従来技術〕

一般に、スペクトル拡散受信機、特にＧＰＳ（グローバ
ル・ボジショニング・システム）用受信の逆拡散回路で
発振時と受信時との同期をとる場合、スライディング相
関器が用いられる。

スペクトル拡散受信機は送信しようとする変調信号を特
定の高速符号（Ｐ／Ｎ符号＝１０２３ビット）でさらに
変調することにより、伝送路上の信号を広帯域信号とし
、受信側では送信側と同一の符号を用いて再度変調する
ことにより、狭帯域信号に戻した後、データの復調を行
なう受信機で、これを応用したのがＧＰＳである。

ＧＰＳの場合、ＰＮ符号（Ｃ／Ａコードの場合、１周期
が１　ｍ５ｅｃ＞のサーチ速度（単位ビ゛ント７秒）は
一定であり、受信信号のＰＮ符号周波数ｆ＠と受信機の
ＰＮ符号周波数ｆｃとの差によって決まる。

従って、例えば、異なる衛星を受信する場合には、ＰＮ
符号のパターンを切り換えるのみで捕捉している。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかし、受信信号と受信機のＰＮ符号の位相差は、受信
信号の受信時によって異なり、これらの同期がとれるま
でには、最大１０２３／（ｆ、−ｆ、）秒かかるため、
衛星を次々に切り換えて少なくとも位置が明確な３方向
の衛星までの距離で現在位置を知ることが可能なｃｐｓ
受信機の場合、位置演算時間が長くなり、受信機が自動
車等の移動体に搭載されていると、位置の検出誤差が大
きくなるという問題がある。

ここで、前記周波数ｆ、、ｆ。の差Δｆ大きくすれば、
同期をとるまでの時間は短くなるが、反面、同期完了時
の相関値が小さくなり、同期の検出が困難となるため、
前記差Δｆはあまり大きくできない。

本発明は上記事実を考慮し、同期完了時間を短縮し、確
実に同期を検出することができるスペクトル拡散受信機
の逆拡散回路を得ることが目的である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るスペクトル拡散受信機の逆拡散回路は、移
動体に搭載され衛星からの送信側ＰＮ符号を受信し捕捉
により衛星からの送信側ＰＮ符号の周期と移動体の受信
機から発生する受信側ＰＮ符号の周期との同期をとって
測距するスペクトル拡散受信機の逆拡散回路であって、
前記送信側ＰＮ符号の、［期と同周期で発振する受信機
時計と、前記受信側ＰＮ符号の特異値であるエポック信
号を出力するエポック信号出力手段と、前記受信機時計
の特異時間、例えば立上り時から前記エポック信号が出
力されるまでの間隔時間を記憶する記ｔＱ手段と、次回
の同一衛星を受信する際、前記受信機時計の特異時間、
例えば立上り時から前記記憶手段に記憶された間隔時間
が経過した後あるいは、それにドツプラシフトや受信機
時計のずれの探信を行なった後に受信側ＰＮ符号をリセ
ットする信号を出力するリセット信号出力手段と、を有
している。

〔作用〕

衛星からの信号で送信側ＰＮ符号が受信されるとこの受
信開始時間が記憶される。送信側ＰＮ符号が受信される
と逆拡散回路では捕捉によりこの送信側ＰＮ符号と受信
側ＰＮ符号との同期がとられ、衛星の信号発振時間と受
信機の信号受信時間とが求められこれにより、正確な信
号搬送時間が求められ、信号の搬送速度との積により衛
星と移動体との間の正確な距離を求めることができる。

これを繰り返し、３方向の距離の交点を得ることにより
、移動体の位置が確認できる。

ここで、受信側ＰＮ符号の特異値発振時にはエポック信
号が出力され、記憶手段では、このエポック信号発生時
間と前記受信機時計の立上り時との間隔時間が記憶され
る。ここで、次回の衛星からのＰＮ符号受信時には、リ
セット信号出力手段により受信開始時からこの間隔時間
の経過後に受信側ＰＮ符号をリセットするリセット信号
が出力され送信側ＰＮ符号と受信側ＰＮ符号との位相差
が前回と同じ位相差となるので、同期がとれやすくなっ
て捕捉時間が短縮でき３次元的に位置を定めるＧＰＳ受
信機を移動体に搭載しても、移動体な位置を得ることが
できる。

前記間隔時間ｔ、は、受信機時計の誤差やドツプラシフ
トによるずれを考慮することが好ましく、ｆ、＞ｆ、の
場合はマイナス符号、ｒｓ＜ｒｃの場合はプラス符号の
一定値としてｔ、に加算すればよい（ｔａ”（±Δｔ１
））。

ここに、Δｔ１　：補正値（一定） ここで、この補正値Δｔ１は今回受信した時刻ｔ１と前
回の受信開始時刻１ｃとの差ｔ、に一定値をかけ合わせ
たものであってもよい（Δｔ、−ΔＬｔ’Ｌ％ｍ ここに、Δｔ２　：補正値（一定） また、ドツプラシフトのずれを示す割合ａと受信機時計
の誤差Δｔ、とを別個に算出し補正してもよい（Δｌ＋
ｍ−ａｔｅ　＋Δｔ３）。

ここに、Δｔ、：受信機時計の誤差 〔実施例〕 第１図には本実施例に係るｃｐｓ受信機の逆拡散回路ｌ
Ｏが示されている。

アンテナ１２で受ＩＳされた信号Ｓ、の送信側ＰＮ符号
は入力端子１４を介して並列接続された平衡変調器１６
．１８．２０へ供給されている。

平衡変調器１６の出力端子はバンドパスフィルり３４へ
接続され、次いで検波器３６を介してコンパレータ３８
へ接続されている。平衡変調器１６へはＰＮ符号発生器
４０から出力される受信側ＰＮ符号が供給され、これに
よりコンパレータ３Ｂへは受信側ＰＮ符号と送信側ＰＮ
符号との相関値が供給されるようになっている。

コンパレータ３８の出力端子は、スイッチング回路３２
の図示しない一次側へ接続され、前記相関値が、あるス
レショールドレベル以下の場合器よ、二次側のスイッチ
を接点３２Ａ側へ切り換え、前記相関値がスレショール
ドレベル以上の場合器よ、接点３２Ｂ側へ切り換えるよ
うにしている。なお、接点３２Ａには一定電圧発生器３
３から一定電圧が供給されており、ＶＣＯ（電圧制御発
振器）４２を介してＰＮ符号発生器４０へ供給されてい
る。

平衡変Ａｌｌ！Ｓ１８の出力端子はバンドパスフィルり
２１へ接続され、次いで検波器２２を介して減算器２４
へ接続されている。同様に、平衡変調器２０の出力端子
はバンドパスフィルタ２６へ接続され、次いで検波器２
８を介して減算器２４へ接続されている。

減算器２４はループフィルタ３０を介してスイッチング
回路３２の同期追跡側モードである接点３２Ｂへ接続さ
れている。

ここで、平衡変調器１８．２０は、ＰＮ符号発生器４０
から前記平衡変調器１６へ出力された受信側ＰＮ符号に
対して、それぞれ位相がＴ０／２ずつ遅相及び進相した
ＰＮ符号が供給され、それぞれの相関値を減算器２４へ
出力するようＧこなっており、ＤＬＬ　（ディレィ・ロ
ック・ｌレープ）２５を構成している（ここで、Ｔｏは
ＰＮ符号周期であり、およそ０．　９７８　ｐｓｅｃで
ある）。

ＰＮ符号発生器４０からは、ある特異のＰＮ符号（例え
ばＰＮ符号のレジスタがオールｌとなった時の符号）を
エポック信号としてＥＣＵ　（エレクトリック・コント
ロール・ユニット）４４へ供給するようになっている。

ＥＣＵ４４へは受信機時計４６の出力端子が接続され、
受信されるＰＮ符号と同じ周期で発振している。

ＥＣＵ４４は、記憶手段とリセット信号出力手段とを備
えており、記憶手段には衛星からの信号受信開始時間１
ｃが記憶されるようになっている。

これに加えて、前記エポック信号がＥＣＵ４４へ入力さ
れると、このエポック信号入力時間と前記受信開始時間
１ｃとの間隔時間ｔ、が演算され、記憶手段へ記憶され
るようになっている。

また、ＥＣＵ４４からは次回の衛星からの信号受信開始
時間ｔ、から前記間隔時間ｔ、経過後の時間ｔ、にＰＮ
符号発生器４０ヘリセット信号を出力するようなってお
り、この時点で受信側ＰＮ符号はリセットされることに
なる。

なお、間隔時間ｔ、は衛星の移動によるドツプラシフト
の割合ａ及び受信機時計の誤差Δｔにより補正され、正
確なリセ・ント信号出力時間ｔ、を演算している（次式
参照）。

ｔ、ｘＬｉ−ａ・　（ｔａ　　　ｔｃ　）＋Δｔここに
、ｔ、：リセット信号出力時間 ｔ、二間隔時間 ａ　：ドツプラシフトの割合 ｔ４　：次回の受信開始時間（現時刻）ｔｏ　：前回の
受信開始時間 Δｔ：受信時計の誤差 ドツプラシフトの割合ａは、受信電波の搬送波ドツプラ
シフト周波数ｆ４と送信搬送波周波数ｒ　＋　　（１５
７５，４２Ｍ　Ｈｚ　）の比で表わされる係数テアリ、
衛星の起動演算によって求めるか、あるいは受信電波の
搬送波の周波数を検出して求めることができる。ここで
、衛星が移動体へ近づいてくる場合は、割合ａの値は正
の数となり、遠ざかっていく場合は負の数となる。

また、誤差ΔＬは受信信号サーチ時のＰＮ符号発生器４
０からのＰＮ符号の周波数の大小によって、符号が以下
のように異なる。

ＰＮ符号の周波数＞　１０２３　Ｍ　Ｉｌｚの場合：正
の数ＰＮ符号の周波数＜　１０２３　Ｍ　Ｈｚの場合：
負の数基下に上記の如く構成された本実施例の動作を説
明する。

平衡変調器１６へ衛星からの信号Ｓ１が供給されるとそ
の時間ｔｃがＥＣＵ４４へ記憶される。

これと同時に、信号Ｓ、は平衡変調器１８．２０へも供
給され、この信号Ｓ１送信側ＰＮ符号と同一周期の受信
側ＰＮ符号がＰＮ符号発生器４０から出力されて平衡変
調器１６へ供給される。これにより、信号Ｓ、は逆拡散
され、バンドパスフィルタ３４、検波器３６を介してコ
ンパレータ３８へはその相関値が供給される。

コンパレータ３８ではこの相関値とスレショールドレベ
ルとが比較され、相関値がスレショールドレベルを超え
るとスイッチング回路３２はサーチモード側接点３２Ａ
から同期追跡側接点３２Ｂへと切り換わる。

これにより、送信側ＰＮ符号とＴ０／２ずつ遅相及び進
相されたＰＮ符号とのそれぞれの相関値の差がＶＣＯ４
２へ供給され、平衡変調器１６へ供給する受信側ＰＮ符
号と送信側ＰＮ符号との位相が同相となるまで、ＰＮ符
号発生器４０から発生するＰＮ符号の周期を制御する。

ここで、送信側及び受信側ＰＮ符号の同期がとられると
、衛星からの信号発振時間と受信機の信号受信時間とが
一致したことになり、バンドパスフィルタ３４の出力端
子から逆拡散された信号が出力され、電波の搬送時間を
求めることができる。

この搬送時間と電波の搬送速度との積により、衛星と移
動体との間の正確な距離を得ることができる。

ここで、同期追跡モードでの捕捉時にＰＮ符号発生器４
０では、ＰＮ符号のエポック信号をＥＣＵ４４へ出力す
る。ＥＣＵ４４では、前記記憶された受信開始時間１ｃ
とこのエポック信号出力時間との間隔時間ｔ１が演算さ
れ、記憶される。

この間隔時間ｔ、は、次回の衛星からの信号受信まで記
憶され、次回の信号を受信機が受信するとＥＣＵ４４は
その時間ｔ４から前記実施例の構成で示した式により求
められたリセット信号出力時間り、の経過後にＰＮ符号
発生器４０ヘリセット信号を出力する（第２図参照）。

これにより、受信側ＰＮ符号は強制的にリセットされ、
送信側及び受信側ＰＮ符号との位相差が前回と同じ位相
差とされるため、同期追跡時間が短縮される。

このように、本実施例では捕捉時の相関値レベルを下げ
ることなく、前回のエポック信号発生時と受信開始時間
１ｃとの間隔時間ｔ、を記憶させておくことにより、速
い符号同期ができるので、位Ｗｉｌｊｉ算周期を短くで
き、移動体の移動時にも位置測定精度が向上する。

また、ｔｉｔ　ｔｉ操作のミスが減少し、システムの信
転性が上がる。さらにＤＬＬ２５のＶＣＯ４２の周波数
可変範囲を小さくでき、これによりＶＣＯ４２の安定性
が向上すると共に逆拡散出力の信号レベルの変動が小さ
くなる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明に係るスペクトル拡散受信機の
逆拡散回路は、同期完了時間を短縮し、確実に同期を検
出することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係るＧＰＳ受信機に用いられる逆拡
散回路図、第２図はＰＮ符号発生器のリセットタイミン
グを示すタイムチャート図である。 １０・・・逆拡散回路、 ４０・・・ＰＮ符号発生器、 ４４・・・ＥＣＵ。 ４６・・・受信機時計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動体に搭載され衛星からの送信側ＰＮ符号を受
   信し捕捉により衛星からの送信側ＰＮ符号の周期と移動
   体の受信機から発生する受信側ＰＮ符号の周期との同期
   をとって測距するスペクトル拡散受信機の逆拡散回路で
   あって、前記送信側ＰＮ符号の周期と同周期で発振する
   受信機時計と、前記受信側ＰＮ符号の特異値であるエポ
   ツク信号を出力するエポツク信号出力手段と、前記受信
   機時計の特異時間から前記エポツク信号が出力されるま
   での間隔時間を記憶する記憶手段と、次回の同一衛星を
   受信する際前記受信機時計の特異時間から前記記憶手段
   に記憶された間隔時間が経過した後に受信側ＰＮ符号を
   リセットする信号を出力するリセット信号出力手段と、
   を有するスペクトル拡散受信機の逆拡散回路。