JPS63142279A - 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 本発明は全世界測位衛星システムであるＮＡＶなうＧＰ
Ｓ受信機に関するものである。

従来の技術 最近、ＧＰＳ　　（グローバル、ポジショニング。

システム）受信機は航法の分野で注目されるようになっ
てきた。このＧＰＳ受信機は、ＧＤＭ／Ｇ　Ｐ　Ｓ　Ｒ
ｅｃｅｉｖｅｒ　Ｈａｒｄｗａｒｅ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎ
ｔａｔｉｏｎ”Ｎａｅｃｏｎ’７７、　ｐｐ３０３〜３
０９等に記載されているマルチチャンネル受信方式が知
られている。以下、第４図〜第５図を参照して従来のマ
ルチチャンネルＧＰＳ受信機について説明する。

第４図は従来のマルチチャンネル方式のＧＰＳ受信機の
構成を示すブロック図である。衛星１の電波を受信する
アンテナ２と、受検した信号を増幅する前置増幅器３と
、この出力信号を周波数変換する局部発振器４と混合器
５、出力される中間周波信号を濾波する帯域フィルタ６
と、その出力を増幅する増幅器７と、この信号を復調し
デジタル信号に変換、制御部８に出力する４個の復調器
９と、衛星１からのスプレッドスペクトラム信号を逆拡
散するための擬似雑音符号発生器１０と、搬送波を再生
する数値制御発振器１１と、擬似雑音発生器１０の出力
信号のタイミングを発生する数値制御発振器１２と、こ
の２個の発振器１１．１２を制御し受信信号からアンテ
ナ２の位置を計算する制御部８より構成される。

上記構成において、以下その動作を説明する。

無指向性のアンテナ２により、４個の衛星の電波を受信
し、前置増幅器３で増幅し、局部発振器４の出力信号と
、混合器５により周波数変換する。

この信号を帯域フィルタ６によシ帯域制限した後、増幅
器７で増幅する。増幅器７の利得は、制御部８により調
整する。この出力信号は４個の衛星の信号を含んでおり
、４個の復調部９でそれぞれ個別に分離復調し、８ビッ
ト程度にデジタル化して制御部８に出力する。衛星信号
の分離は、擬似雑音発生器１０が発生する各衛星固有の
１０２３ピントのゴールド符号を並列出力し、この４個
の信号との相関を求めることにより行なう。さらに受信
機と衛星との相対速度に起因する衛星信号のドツプラー
シフトに対応するとともに、衛星１から２相の位相変調
で送られてくるデータを受信するために、搬送波を再生
する数値制御発振器１１の信号を復調部９に供給する。

また、擬似雑音発生器１０の出力するゴールド符号の位
相は制御部８の制御により、数値制御発振器１２を介し
４個の衛星に対して独立に制御する。数値制御発振器１
１の発振周波数も、制御部８が制御する。

さらに、制御部８は各衛星から送られてくるデータを復
調部９の出力から読み取り、各衛星の軌道要素と衛星の
基準となっているＧＰＳタイムのｌ　ｍ５ｅｃ単位の粗
い部分を求める。さらにゴールド符号の位相から各衛星
１の細かいＧＰＳタイムを求める。衛星１は、非常に正
確に時間管理がなされておシ、受信信号の示す４個のＧ
ＰＳタイムと、電波伝搬時間及び衛星の位置に対する受
信点の３次元位置と、受信点におけるＧＰＳタイムを未
知数とした連立方程式を解くことによって受信点の位置
を算出し、求められた位置をデータとして外部へ出力す
る。

第５図は第４図の復調部９をさらに詳細にしたブロック
図である。増幅器７の出力信号を混合器９−１．　９−
２．　９−３において、擬似雑音発生器１１の発生する
ゴールド符号の、それぞれ中央の位相、少し進んだ位相
、少し遅れた位相との相関を求め、受信機の発生するゴ
ールド符号の進み遅れを検出する。また、混合器９−４
．９−５．９−６．９−７及び、移相器９−８により直
交検波を行なう。混合器９−４．９−５．９−６は受信
信号の搬送波と同相の成分を出力し、送られてくるデー
タを検出する。一方、混合器９−７において、受信信号
と再生した数値制御発振器１１の出力する搬送波との位
相差を求め、数値制御発振器１１の周波数を制御する。

混合器９−４から９−６の出力はそれぞれ低域通過フィ
ルタ９−９から９−１２を介し、スイッチ９−１３で順
次走査し、Ａ　／　Ｄ変換器９−１４でデジタル変換を
行ない、制御部８へ出力する。

発明が解決しようとする問題点 第４図に示す構成によれば、４個の衛星の信号と内部で
発生する信号の位相差をそれぞれ個別に、常時観測して
いるので、高精度で各衛星が電波を発射した時間を測定
することができる。しかし、第５図に示す復調部は回路
規模が大きく、受信機が大型化、大電力化するとともに
、高価となる問題点があった。

本発明は従来技術の以上のような問題を解決するもので
、測定精度を落とすことなしに、小型化、小電力化、低
価格化することを目的とする木のである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は個々の衛星について１個ずつの復調部を持ち、
その構成を衛星の信号と内部で発生する信号の位相差の
みを観測するチャンネルと、位相差のみでなく衛星から
送られてくるデータの復調をも可能にするチャンネルで
行なうことにより、上記目的を達成するものである。

作用 本発明は上記構成により、４衛星からの信号に対して、
送られてくるデータの伝送タイミングを同時につかまえ
られるようにそれぞれ独立の復調部を持つが、衛星信号
と内部で発生する信号の位相差のみを観測するチャンネ
ルと衛星からのデータも復調するチャンネルで構成する
ことで、測位精度を落とさずに、回路規模を小さくする
ようにしたものである。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

第１図は本発明の実施例におけるＧＰ８受信機のブロッ
ク図である。第１図において、２は４個の衛星１の電波
を受信するアンテナ、３は受信した信号を増幅する前置
増幅器、４及び５はこの出力信号を周波数変換する局部
発振器と混合器、６はこの混合器５の出力信号から中間
周波信号を濾波する帯域フィルタ、７は帯域フィルタ６
の出力信号を増幅する増幅器、１３　ａ　、　　１３　
ｂ　、　１４　ａ、１４ｂはこの信号を復調する４個の
復調部、１６は受信する４個の衛星の信号に対してそれ
ぞれ固有な擬似雑音符号を発生する擬似雑音発生器１５
と衛星から送られてくるデータを復調する数値制御発振
器、１７は前記擬似雑音発生器１５の符号の出力タイミ
ングを発生する数値制御発振器、１８はこれら２個の発
振器を制御し、受信信号からアンテナの位置を計算する
制御部より構成される。なお、第１図においては、衛星
１から送られてくるデータを復調する復調部１３は１３
ａ、　１３ｂの２つを設定したが、これは、３個の復調
部で復調するようにもできる。

第２図は第１図の復調部１３ａ、　１３ｂをさらに詳細
に説明するブロック図である。

同図において、１３−１は増幅器７の出力信号と擬似雑
音発生器１５の出力を混合する混合器、１３−２は混合
器１３−１の出力と数値制御発振器１６の出力信号を混
合する混合器、１３−３は混合器１３−２の出力から復
調された低周波の信号成分のみを通すフィルタである。

第３図は、第１図の復調部１４ａ、　１４ｂをさらに詳
細に説明するブロック図である。同図において、１４−
１は増幅器７の出力信号と擬似雑音発生器１５の出力信
号を混合する混合器、１４−３は混合器１４−１の出力
信号から復調された低周波の信号成分のみを通過させる
フィルタである。

以上のような構成において、以下にその動作を説明する
。

まず、無指向性のアンテナ２により受信した４個の衛星
の電波を前置増幅器３で増幅し、この増幅した信号と局
部発振器４の出力を混合器５において混合し、受信信号
を周波数変換する。この周波数変換した信号を帯域フィ
ルタ６により不要な成分を除去する。このフィルタ６の
出力は増幅器７により増幅する。ここで増幅器７の利得
は制御部１８によってダイナミックレンジが広くなるよ
うに制御する。この増幅した信号には、アンテナ２で受
けた全衛星の信号が含まれている。この信号と擬似雑音
発生器１５によって出力した各衛星固有のゴールド符号
との相関を混合器１３　ａ　、　１４　ａにより求める
。さらに復調部１３　ａ　、　１３　ｂにおいては混合
器１３−１の出力と数値制御発振器１６において再生さ
れる搬送波を混合器１３−２において混合する。

混合器１３−２の出力から遮断周波数Ｉ　ＫＨｚの低域
通過フィルタ１３−３を介して、５０　ｂｐｓのデータ
信号が復調される。この出力により制御部１８において
擬似雑音の位相と再生した搬送波の位相差を検出し、数
値制御発振器１６と数値制御発振器１７を制御し、追尾
する。また、復調部１４ａ、　１４ｂの出力についても
制御部１８において位相差を検出、追尾する。衛星から
送られてくるデータは、一度受信すれば、３０分程度は
有効であるから、一旦データを受信した復調部１３　ａ
　、　１３　ｂを持つチャンネルは、制御部１８によシ
復調部１４　ａ　、　１４　ｂを持つチャンネルと信号
の交換を行なえば、４つのチャンネルにおいてそれぞれ
の衛星が電波を発射した時間が求められ、アンテナ２が
設置されている３次元の位置を求めることができる。

以上の説明から明らかなように本実施例によれば、衛星
の信号を同時に受信でき位置の測定精度が高いマルチヤ
ンネルの特長を変えることなく、回路規模を小さくする
ことができる。

発明の効果 本発明は以上のように、２種類の復調を交互に使用する
ことにより、衛星が電波を発射する時間を正確に検出し
、衛星から送られてくるデータを位置計算に支障のない
程度の時間間隔で受信することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるＧＰＳ受信機のブロ
ック結線図、第２図、第３図は同ＧＰＳ受信機における
復調部のブロック結線図、第４図は従来のＧＰＳ受信機
のブロック結線図、第５図は同ＧＰＳ受信機の復調部の
ブロック結線図である。 １・・・衛星、２・・・アンテナ、３，７・・・増幅器
、４・・・局部発振器、５・・・混合器、６・・・帯域
フィルタ、１３ａ、　１３ｂ、　１４ａ、　１４ｂ・・
・復調部、１５・・・擬似雑音発生器、１６．１７・・
・数値制御発振器、１８・・・制御部。 第１図 第２図 第３図 第４図 基準信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２個以上の衛星の電波にそれぞれ対応する擬似雑
   音符号を同時に発生する擬似雑音発生器と、この複数の
   衛星電波の搬送波を同時に発生する発振器と、この再生
   した搬送波と前記擬似雑音符号により複数の衛星信号を
   個別に復調し、前記擬似雑音符号と再生した搬送波に対
   する衛星電波の位相誤差を検出する複数の復調部とを具
   備し、前記復調部はそれぞれ異なる衛星からのデータ伝
   送タイミングに合せて、前記擬似雑音符号と搬送波の位
   相を切換えて、位相の誤差を測定するＧＰＳ受信機。
2. （２）復調部は衛星からの送信データと再生搬送波に対
   する衛星信号との位相差を検出する第１の復調部と、位
   相差のみを検出する第２の復調部を有し、この２種類の
   復調部を交互に切換え、同時に衛星からの電波と再生搬
   送波の位相差を検出しながら、衛星からの送信データも
   受信できる特許請求の第１項記載のＧＰＳ受信機。