JPS63175787A

JPS63175787A - Ｇｐｓ受信機の制御方法

Info

Publication number: JPS63175787A
Application number: JP848887A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Tateda; 舘田　良文; Takeshi Ikeda; 健池田; Akio Teranishi; 寺西　昭男
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-01-16
Filing date: 1987-01-16
Publication date: 1988-07-20

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のＮＡＶＳＴＡＲ衛星
の電波を利用して測位を行なう際、複数の受信チャンネ
ルを設けているＧＰＳ受信機の制御方法に関するもので
ある。

従来の技術最近、ＧＰＳ受信機は車載用ナビゲーションシステムの
用途としても注目されている。その一方式として、マル
チチャンネルＧＰＳ受信機の制御方法が知られている。

以下第３図から第７図を参照して、従来のマルチチャン
ネル受信機の制御方法について説明する。第３図と第４
図は、マルチチャンネル受信機の基本的な構成を示すブ
ロック図である。第３図において、２は複数のＮＡＶＳ
ＴＡＲ衛星１ａ〜１・の電波を同時に受信するアンテナ
２．３は受信したアンテナ２の出力信号を増幅し周波数
変換するフロントエンド、４はフロントエンド３の出力
信号と増幅して各衛星１からの信号を分離し復調する受
信部、５はこの受信部４を制御する制御部、６は受信部
４の出力信号と制御部５０制御情報により、アンテナ２
を設置している位置を計算する演算部、７は演算結果等
を表示する表示部である。第４図は、第３図の受信部４
のさらに詳細な構成を示すブロック図である。第４図に
おいて、４１はフロントエンド３からの複数の衛星の信
号を増幅し、濾波する中間周波部、４２ａ〜４２ｄは衛
星１の信号を１衛星毎にそれぞれ別々に復調する第１か
ら第４の復調部、４３はこの復調部４２ａ〜４２ｄと制
御部５及び演算部６の間で制御情報や受信データの伝送
を行なうデータ・バスである。

以上の構成において、以下その動作について説明する。

衛星１の電波を受信したアンテナ２の出力信号はフロン
トエンド３で増幅し、周波数変換し受信部４の中間周波
部４１において、増幅、濾波した後、独立した４個の復
調部４２ａ〜４２ｃにおいて、それぞれ別個の衛星信号
を分離して復調する。この復調の制御は制御部５によっ
て、データ・バス４３を介して行なう・この復調の制御
情報と、それぞれの復調部４２ａ〜４２ｄが復調した衛
星からの受信データによって、演算部６において各衛星
が示す見かけの時刻と、衛星の位置を求める。さらに、
このような測定を４個の衛星に対して同時に行ない、ア
ンテナ１の３次元位置と真の時間についての４元方程式
を解いて、測位を行なう。なお、３個の衛星の測定によ
って、同様に２次元の測位を行なうこともできる。

以上の構成において、従来の制御方法について説明する
。第５図は復調部４２ａ〜４２ｄが選択的に復調する衛
星の番号を示していて、（ａ）から（ｄ）はそれぞれ第
１復調部４２ｍから第４の復調部４２・に対応している
・現在全天上に見える衛星はＳＶ１〜ＳＶ７の７個とし
、測位が最も精度良く行なえる衛星の組合せが、Ｓｖ１
〜４とすると、第５図に示すように４個の復調部４２ａ
〜４２ｄにＳｖ１〜ＳＶ４の衛星を割当てる。このよう
な割当を基本とし、受信できない衛星があると、別の衛
星の組み合せを試みる・障害物の少ない、船舶や航空機においてはこのような制
御方法で十分である。しかし、障害物の多い道路を走る
自動車においては、問題があった。

第６図は建造物による電波障害が発生する様子を説明す
る模式図である。衛星１ａと１ｂの電波を受信しながら
道路８上を走っている車９が位置９′へ移動すると、建
物１０により衛星１ｂの電波は遮蔽され受信できなくな
る。このような事態は、市街地においては頻繁に発生す
る。

第７図は、このような事態における従来の方法による受
信機の制御の様子（ａ）から（ｅ）と測位可能な期間を
示すタイミング図である。同図において、（ａ）から（
ｄ）はそれぞれ第１から第４復調部４２ａ〜４２ｄが受
信している衛星の番号である。また、Ｉの部分は続けて
受信可能な程度の電波の瞬断であり、Ｈの部分は連続的
な電波の遮蔽が発生した事を示す。ＩＩの場合は、受信
機は別の衛星の電波を受信する。そして、位置の測定は
Ｔ１　までは４衛星による３次元測位、Ｔ、からＴ２ま
では３衛星による２次元測位が可能である。しかし、Ｔ
２以降は衛星ＳＶ５　、ＳＶ６　、ＳＶ’７の衛星の軌
道に関する情報をそれぞれの衛星から受は終るまｎ測位
に利用する事ができない。また、各衛星の軌道に関する
情報は６秒間を単位とするパケットで送られて来るので
、この周期を含む期間の間瞬断も無しで受信できなけれ
ばならない。また、このパケットは５種類あって、この
内特定の３種のパケットを受けろ必要がある。しかし、
市街地の走行中においては連続受信できる機会は少なく
、第７図に示すように測位不能となる事が多い。

発明が解決しようとする問題点以上のような制御方法では、第７図のようにＳＶ３とＳ
Ｖ４の衛星が受信できなくなってから、他の衛星の軌道
情報を受信するので、再び測位が可能となるまでに多く
の時間が必要であった・本発明は従来技術の以上のよう
な問題点を解決するもので、測位不能となる時間を非常
に短かくすることを目的とするものである。

問題点を解決するための手段本発明は、３個の復調部で３個の衛星電波を連続的に受
信し、残り１個の復調部によって現在天空上にある衛星
の電波を順次受信し、通常は高度を一定とする２次元測
位を行なうと共に、はぼ周期的に４個の衛星により３次
元測位を行なって高度補正を行なうことにより、上記目
的を達成するものである。

作　　用本発明は上記制御方法によって、はぼ周期的に衛星の選
択を切換えている復調部を用いて、現在測位に使用して
いない衛星の軌道データも受信するようにして、測位に
用いている衛星が受信不能となっｔコ場合にも、素早く
別の衛星の組合せに変更し、直ちに測位可能となるよう
準備しておくと共に、再度測位精度の良い組合せの衛星
が受信可能となった場合も素早く検知できるようにした
ものである。

実施例以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説
明する・なお、本発明の実施例では第３図と第４図で説明した４
チヤンネルの受信機の構成における制御方法であって、
第１図に第４図の復調部４２ａ〜４２ｄが選択的に復調
する衛星のタイミングを示す。第１図において、（ａ）
から（ｄ）はそれぞれ第１復調部４２ａから第４復調部
４２ｄに対応する。衛星はＳＶ１〜ＳＶ７の計７衛星が
全天上に見えているものとしている。また、測位が最も
精度良（行なえるのはＳＶｉ　、ＳＶ２　、ＳＶ３　、
ＳＶ４の組み合せとする。また、Ｓｖ７は軌道のデータ
をまだ受は取っていないが、他の衛星はすでに受信済と
する。まｔ二（ｅ）は測位に利用する衛星の個数を示し
ている。また、４個の衛星で測位を行なう場合、３次元
の測位を行ない、４個の衛星で測位を行なう期間は、高
度が一定であると仮定して２次元の測位を行なう。そし
てＴＯ−ＴＩ、ＴＩ−Ｔ２　、Ｔ２−Ｔ３　、Ｔ４−丁
５はほぼ等しい時間間隔で約１秒とする。また、Ｔ３−
７４は約７秒であって、最初の１秒以内にＳＶ７衛星を
とらえ、６秒分のデータのパケットを１個受は取る。な
れ４個の衛星を受けている期間であっても、組合せによ
る測位精度が悪い場合は３衛星測位を行なう。

以上のような方法において、第６図に示した建造物によ
る電波障害が発生した場合の制御を第２図に示す０第２
図において（ｓ）から（ｅ）はそれぞれ第１から第４復
調部４２１〜４２ｄが受信している衛星の番号である。

また■の部分は続けて受信可能な程度の電波の瞬断てあ
り、Ｈの部分は連続的な電波の遮蔽が発生した事を示す
。■の場合は（ｄ）の第４復調部４２ｄにおける受信状
況に応じて別の衛星を割当てる。（ｃ）が示すように、
ＳＶ３が遮蔽されるとＳｖ５を割当てる。また、（ｄ）
ではｔ。。

ｔｎ＋１・・・・・・ｔｎ＋６と順次衛星を切換えて行
く。なお、ｔｎ＋３　　’ｎ＋４とｔｎ＋４　　’ｎ＋
５の区間は、それぞれＳＶ３とＳＶ４が割当てられ、受
信できなかった事を示している。

さらに、（ｅ）は測位に利用する衛星の個数を示す。

従来の第７図（ｅ）との違いは、４衛星で測位できる時
間は短かくなっているが、第４復調部４２ｄによって順
次衛星を切換え、事前に全衛星の軌道データを受信して
いるので、（Ｃ）でＳｖ５に切換てもすぐに測位可能と
なる点である。

また、３次元測位は数秒〜数十秒間隔となる力ζ車等の
用途においては、高度変化は水平方向の変化に比べ少な
いので、問題ない。

以上の制御方法によれば、４チヤンネルの受信機であり
ながら、電波障害が発生する場において予備の復調部を
持った５チヤンネルの受信機と同様の測位可能時間と測
位精度が得られるにもかかわらず、４チヤンネル数が削
減でき、価格、受信機サイズ、消費電力において大きな
効果が得られる。

また、４チヤンネルの従来の制御方法に比べ、衛星のデ
ータを前もって順備しているので、測位不能となる時間
を非常に短かくする事ができる。

また、測位精度の高い組み合せになる衛星が再度受信可
能となうた場合も、衛星の切換を行なっているので、素
早く検出でき、精度の高い測位が可能となる。

さらに、第１図７３−７４に示した衛星のデータを受信
する期間は、必要とするデータのパケットが送られて来
るタイミングに同期を取って、第４復調部４２ｄの切換
を行なう事によって、効率良く軌道データを受信する事
ができる。

以上は４チャンネルＧＰＳ受信機について説明したが、
５チャンネル受信機においても、同様に３チヤンネルで
３衛星測位を行ない、残り２チャンネルにおいて衛星を
順次切換え、必要に応じて４衛星側位を短時間行なって
高度補正を行なう事によって、電波障害の多発する環境
においても、より多くの時間測位が可能となる。

発明の効果以上のように本発明は、３個の衛星で高度を一定とした
２次元測位を行ない、衛星の切換によって時折４個の衛
星で３次元測位を行なって高度を補正するとともに、現
在測位に利用していない衛星を含めて、衛星のデータの
受信や障害頻度などを管理することによって、電波障害
に対しても測位可能な時間を多く取ることができ、その
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるＧＦＩＳ受信機の制
御方法を説明する図、第２図は電波障害がある場合の同
制御方法を示す図、第３図はＧＰＳ受信機のブロック結
線図、第４図は同ＧＰＳ受信機の要部である受信部の詳
細なブロック結線図、第５図は従来の制御方法により復
調部が受信する衛星番号を示す図、第６図は電波障害の
状況を示す模式図、第７図は電波障害の場合の従来の制
御方法を説明する図である・１ａ〜１ｅ・・・・・・衛星、２・・・・・・アンテナ
、３・・・・・・フロントエンド、４・・・・・・受信
部、５・・・・・・制御部、６・・・・・・演算部、４
２ａ〜４２ｄ・・・・・・復調部。代理人の氏名　弁理士　中　尾敏　男　ほか１名第１ｍｆｔ聞第２１１齋ｌ九子足匹韻第３図第４図第５図時藺第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の復調部を有し、３個の衛星の信号を連続的
に又は連続と等価的に受信し、この受信により高度をほ
ぼ一定とした２次元測位を行ない、別の復調部又は等価
的に別の復調部によって複数の衛星を順次受信し、この
受信と前記３衛星の受信を組合せて間歇的に前記高度を
補正するＧＰＳ受信機の制御方法。
（２）衛星を切換えるタイミングを、軌道データの伝送
タイミングに同期が取れるように選ぶことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のＧＰＳ受信機の制御方法。