JPS63269080A - Position measuring system - Google Patents

Position measuring system

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JPS63269080A
JPS63269080A JP62103777A JP10377787A JPS63269080A JP S63269080 A JPS63269080 A JP S63269080A JP 62103777 A JP62103777 A JP 62103777A JP 10377787 A JP10377787 A JP 10377787A JP S63269080 A JPS63269080 A JP S63269080A
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JP
Japan
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signal
signals
circuit
clock
receiving station
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Application number
JP62103777A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Iga
伊賀 章
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable detection of the position of a moving body carrying a relay without using a wide frequency, by transmitting a clock signal as code signal of a spectrum diffusion signal received with the relay to a receiving station. CONSTITUTION:Distance measuring signals PDT of satellites are passed through a delay circuit 13, a multiplication circuit 12 and a filter circuit 14 of a relay 4 to obtain clock signals CK1-CK4 as C/A code signal. The signals CK1-CK4 are converted into a specified relay signal S1 through a frequency conversion circuit 15 and then, sent to a receiving station 20 through an antenna 17. At the receiving station 20, the signal S1 is demodulated into the signals CK1-CK4 through a frequency conversion circuit 31 and a filter circuit 32 and then, inputted into a phase difference detection circuit 33, which can calculate the position of a moving body based on phase differences between the signals CK1-CK4. With such an arrangement, the position of the moving body can be computed without using a wide frequency band by calculating the position thereof based on changes in the phase difference of the clock signals.

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。[Detailed description of the invention] The present invention will be explained in the following order.

A産業上の利用分野 B発明の概要 C従来の技術 り発明が解決しようとする問題点 E問題点を解決するための手段(第1図、第2図及び第
5図) F作用(第1図、第2図及び第5図) G実施例(第1図〜第5図) H発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は位置測定システムに関し、特にGPS(glo
bal posittoning 5yste+++)
システムを用いた位置測定システムに適用して好適なも
のである。
A. Industrial field of application B. Outline of the invention C. Conventional technology Problems to be solved by the invention E. Means for solving the problems (Figs. 1, 2, and 5) F. Effects (Fig. 1) 2 and 5) G Embodiment (FIGS. 1 to 5) H Effect of the invention
bal positioning 5yste+++)
This is suitable for application to a position measurement system using the system.

B発明の概要 本発明は位置測定システムにおいて、中継装置から受信
局に測距信号のスペクトラム拡散に用いたコード信号の
クロック信号を送信することによリ、狭い周波数帯域の
信号を受信局に送信して、中継装置の位置を算出するこ
とができる。
B. Summary of the Invention The present invention provides a method for transmitting a signal in a narrow frequency band to a receiving station in a position measuring system by transmitting a clock signal of a code signal used for spectrum spreading of a ranging signal from a relay device to the receiving station. Then, the position of the relay device can be calculated.

C従来の技術 従来、地上、海上又は空中を移動する移動体例えば航空
機、船舶、車両等の位置を時々刻々測定するシステムと
して、GPSシステムが知られている。このGPSシス
テムは、測距信号発生源として複数例えば4つの衛星を
用い、各衛星から伝播して来るスペクトラム拡散信号で
なる測距信号から各衛星の軌道情弗、時計情報を受信し
、4つの衛星と位置を測定すべき移動体との間の測距信
号の伝播時間を知ることによって、移動体の位置を演算
することができるようになされている。
C. Prior Art Conventionally, a GPS system has been known as a system that measures the position of a moving object such as an aircraft, a ship, a vehicle, etc. moving on the ground, sea, or air from moment to moment. This GPS system uses a plurality of satellites, for example, four, as a ranging signal source, and receives the orbit information and clock information of each satellite from the ranging signal, which is a spread spectrum signal propagated from each satellite. By knowing the propagation time of the ranging signal between the satellite and the moving object whose position is to be measured, it is possible to calculate the position of the moving object.

このような特徴をもつGPSシステムを用いて、地上、
海上又は空中の所定管理領域内を移動する移動体の位置
を、例えば地上局として地球上の所定の位置に設置され
た受信局において、リアルタイム的な手法で測定するこ
とができれば、種々の用途にGPSシステムを応用でき
ると考えられる。
Using the GPS system with these characteristics,
If the position of a mobile object moving within a designated controlled area on the sea or in the air could be measured in real time using a receiving station installed at a designated location on the earth as a ground station, it would be possible to use it for various purposes. It is thought that the GPS system can be applied.

これを実現する方法として、移動体上に、上述の原理に
基づいて位置を測定することができる測距信号受信機と
なるGPS受信機を搭載して移動体の移動に伴って時々
刻々変化する位置を当該移動体上で算定し、この算定結
果を別途受信局との間に設けた伝送路を通じて受信局に
送信させるようにすれば良いと考えられる。
One way to achieve this is to mount a GPS receiver on a moving object, which serves as a ranging signal receiver that can measure the position based on the above principle, and the position changes from moment to moment as the moving object moves. It may be possible to calculate the position on the moving body and transmit the calculation result to the receiving station through a transmission path separately provided between the mobile body and the receiving station.

ところが測距信号受信機は、比較的複雑かつ大型になる
ことを避は得す、このため移動体に測距信号受信機を搭
載すると、その分移動体全体の構成が複雑かつ大型にな
ると共に高価になることを避は得ない。
However, it is inevitable that a ranging signal receiver will be relatively complex and large. Therefore, if a ranging signal receiver is mounted on a moving object, the structure of the entire moving object will become complicated and large. It is inevitable that it will be expensive.

このため実用上、小型かつ安価な移動体には、GPSシ
ステムを適用し得ない問題があった。
Therefore, in practical terms, there is a problem in that the GPS system cannot be applied to small and inexpensive moving objects.

この問題を解決するための1つの方法として移動体で受
信した測距信号を所定の周波数に周波数変換して受信局
に送信し、当該受信局で移動体の位置を算出するスペク
トラム拡散信号の中継システムが提案されている(特願
昭60−78083号)。
One method to solve this problem is to convert the ranging signal received by a mobile object to a predetermined frequency and transmit it to a receiving station, and the receiving station calculates the position of the mobile object by relaying a spread spectrum signal. A system has been proposed (Japanese Patent Application No. 78083/1983).

D発明が解決しようとする問題点 ところがこのGPSシステムにおいて使用されるスペク
トラム拡散信号は、擬似雑音(PN)コード信号を用い
ることによって、秘話性の高い通信をなし得る点におい
て優れた特徴をもっているが、原理上スペクトラム拡散
のために必要な帯域が拡がることを避は得す、例えば搬
送波周波数1575.42 (MHz)又は1227.
6 (MHz)において、それぞれP (precis
ion)コード信号でなる擬似雑音コード信号を用いて
位置を算出する場合、サイドバンドとして±10.23
  (MHz)の周波数帯域の信号を受信する必要があ
る。これに対してC/A(clear/acquisi
 tion)コード信号でなる擬似雑音コード信号を用
いて位置を算出する場合は、サイドバンドとして主1゜
023  (MHz)の周波数帯域の信号を受信する必
要がある。
D Problems to be Solved by the Invention However, the spread spectrum signal used in this GPS system has an excellent feature in that highly confidential communication can be achieved by using a pseudo-noise (PN) code signal. In principle, it is impossible to avoid expanding the band required for spread spectrum, for example, the carrier frequency is 1575.42 (MHz) or 1227.
6 (MHz), respectively P (precis
ion) When calculating the position using a pseudo-noise code signal consisting of a code signal, the sideband is ±10.23
It is necessary to receive signals in the (MHz) frequency band. On the other hand, C/A (clear/acquisi
When calculating a position using a pseudo-noise code signal consisting of a tion) code signal, it is necessary to receive a signal in the main frequency band of 1°023 (MHz) as a sideband.

従ってこのようなスペクトラム拡散信号を周波数変換し
て中継する場合、中継のために広い周波数帯域を確保し
なければならず、占有帯域幅が洗上規制されるような周
波数帯域においては、GPSシステムの測距信号を中継
することができない問題がある。
Therefore, when frequency converting and relaying such spread spectrum signals, it is necessary to secure a wide frequency band for relaying, and in frequency bands where the occupied bandwidth is subject to strict regulations, it is difficult for the GPS system to There is a problem that the ranging signal cannot be relayed.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、中継のた
めに広い周波数帯域を用いなくても、移動体の位置を受
信局で算出することができる位置測定システムを提案し
ようとするものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to propose a position measurement system that allows a receiving station to calculate the position of a mobile object without using a wide frequency band for relaying. It is.

E問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、所定の
コード信号でスペクトラム拡散されて、複数の信号発生
源IA、IB、IC,IDからそれぞれ送信される測距
信号PDTI、PDT2、PDT3、PDT4に基づい
て、測距信号PDTI、PDT2、PDT3、PDT4
の受信位置を算出するようになされた位置測定システム
において、測距信号PDTI、PDT2、PDT3、P
D、T4を受信し、コード信号のクロック信号CKI、
CK2、CK3、CK4を得、クロック信号CK1、C
K2、CK3、CK4を送信する中継装置4と、中継装
置4から送信されたクロック信号Cに1、CR2、CR
2、CR2を受信し、クロック信号CKI、CR2、C
R2、CR2間の位相差に基づいて中継装置4の受信位
置を算出する受信局20とを備えるようにする。
E Means for Solving the Problem In order to solve this problem, the present invention provides distance measurement signals that are spread spectrum with a predetermined code signal and transmitted from a plurality of signal generation sources IA, IB, IC, and ID. Based on the signals PDTI, PDT2, PDT3, PDT4, ranging signals PDTI, PDT2, PDT3, PDT4
In a position measurement system configured to calculate the reception position of distance measurement signals PDTI, PDT2, PDT3, P
D, T4 is received, and the code signal clock signal CKI,
Obtain CK2, CK3, CK4, clock signals CK1, C
The relay device 4 transmits K2, CK3, and CK4, and the clock signal C transmitted from the relay device 4 has 1, CR2, and CR.
2. Receive CR2, clock signals CKI, CR2, C
The receiving station 20 calculates the receiving position of the relay device 4 based on the phase difference between R2 and CR2.

2作用 受信位置におけるコード信号のクロック信号CK1、C
R2、CR2、CR2間の位相差が解れば、その変化に
基づいて受信位置を求めることができる。
Clock signal CK1, C of the code signal at the 2-action receiving position
If the phase difference between R2, CR2, and CR2 is known, the reception position can be determined based on the change.

従って中継装置4において、受信した測距信号PDT1
..PDT2、PDT3、PDT4のスペクトラム拡散
に要したコード信号のクロック信号CKI、CK2、C
R2、CR2を得、これを受信局20に送信するように
すれば、狭い周波数帯域でクロック信号CKI、CK2
、CR2、CR2を送信することができると共に受信局
20において中継装置4の位置を算出することができる
Therefore, in the relay device 4, the received distance measurement signal PDT1
.. .. Clock signals CKI, CK2, and C of code signals required for spectrum spreading of PDT2, PDT3, and PDT4
By obtaining R2 and CR2 and transmitting them to the receiving station 20, clock signals CKI and CK2 can be obtained in a narrow frequency band.
, CR2, and CR2, and the position of the relay device 4 can be calculated at the receiving station 20.

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

第1図において、IA、IB、IC及びIDはGPSシ
ステムの衛星で、各衛星IA〜IDからそれぞれ軌道情
報、時計情報等の情報を有し、各衛星IA−IDの移動
に伴うドツプラーシフトによって、中心周波数が周波数
1575.42 (MHz)±5  (kHz)及び1
227.6 (MHz)±5(k、Hz)の範囲で変動
する測距信号を送信する。
In Figure 1, IA, IB, IC, and ID are satellites of the GPS system, and each satellite IA-ID has information such as orbit information and clock information, and Doppler shift occurs as each satellite IA-ID moves. , the center frequency is 1575.42 (MHz) ± 5 (kHz) and 1
Transmits a ranging signal that fluctuates in the range of 227.6 (MHz) ± 5 (k, Hz).

移動体2には、第2図に示すように中継装置4が設けら
れ、衛星IA〜IDから送信された測距信号のうち中心
周波数が1575.42 (MHz)±5 〔kHz)
の測距信号PDT (PDTI、PDT2、PDT3、
PDT4)を受信して、当該測距信号PDTを乗算回路
12に与えると共に遅延回路13を介して当該乗算回路
12に与える。
The mobile object 2 is provided with a relay device 4 as shown in FIG. 2, and the center frequency of the ranging signals transmitted from the satellites IA to ID is 1575.42 (MHz) ±5 [kHz).
Distance measurement signal PDT (PDTI, PDT2, PDT3,
PDT4), and provides the distance measurement signal PDT to the multiplication circuit 12 and also provides it to the multiplication circuit 12 via the delay circuit 13.

従って乗算回路12を介して、測距信号PDTの遅延信
号DPDT及び測距信号PDTとの乗算信号SMが得ら
れる。
Therefore, via the multiplication circuit 12, a signal SM multiplied by the delayed signal DPDT of the distance measurement signal PDT and the distance measurement signal PDT is obtained.

ここで各測距信号PDTは、周波数1575.42 (
MHz)の搬送波信号を航法データでP S K (p
haseshift keying)変調した後、Pコ
ード及びC/Aコードでなる擬似雑音コード信号でスペ
クトラム拡散した信号でなることから、例えば衛星IA
からの測距信号PDTIについて表すと、次式3式%) ここで(1)式右辺中の5in(ω。t+φ)は、搬送
波信号を表し、A(t)は搬送波信号5in(ω。t+
φ)に対する変調信号系列を表す。
Here, each distance measurement signal PDT has a frequency of 1575.42 (
P S K (p
haseshift keying) and then spread spectrum with a pseudo-noise code signal consisting of a P code and a C/A code.
Expressing the distance measurement signal PDTI from the following equation 3%), 5in(ω.t+φ) on the right side of equation (1) represents the carrier wave signal, and A(t) represents the carrier wave signal 5in(ω.t+
represents a modulation signal sequence for φ).

さらにA(t)の値は、C/Aコード信号の値に対して
は、次式 %式%(3) の値で表され、当該C/ Aコード信号の変化に対して
測距信号PDTIの位相が180 ”変化することが解
る。
Furthermore, the value of A(t) is expressed as the value of the following formula % formula (3) with respect to the value of the C/A code signal, and the distance measurement signal PDTI is It can be seen that the phase of is changed by 180''.

これに対して遅延回路13の遅延時間を値τで表すと、
遅延信号DPDTのうち衛星IAがら送信された測距信
号PDTIの遅延信号DPDTIは、次式 %式%() で表すことができ、(1)弐及び(4)式がら衛星IA
の測距信号PDTIについて、次式3式%) で表される乗算信号SMIを得ることができる。
On the other hand, if the delay time of the delay circuit 13 is expressed by the value τ, then
The delayed signal DPDTI of the ranging signal PDTI transmitted from the satellite IA out of the delayed signal DPDT can be expressed by the following formula % formula % ().
Regarding the distance measurement signal PDTI, it is possible to obtain a multiplication signal SMI expressed by the following equation (3).

ここで遅延回路13の遅延時間τを各測距信号PDTf
7)搬送波信号の周波数1575.42 (MHz)に
対して、次式 %式% の値に選定すると、次式 sin (ωo(を−τ)+φ) =sin(ω、1+
φ)・・・・・・(8) の関係を得ることができ、これを(5)式に代入して、
次式 %式%) このことは、乗算回路12を介して(9)弐の右辺第1
項で表される擬似雑音コード信号の信号成分と、第2項
で表される測距信号PDTIの2倍の周波数成分でなる
スペクトラム拡散信号とが得られることを意味している
Here, the delay time τ of the delay circuit 13 is determined by each distance measurement signal PDTf.
7) For the carrier signal frequency 1575.42 (MHz), if the value of the following formula % is selected, the following formula sin (ωo(-τ) + φ) = sin(ω, 1+
φ)...(8) can be obtained, and by substituting this into equation (5),
The following formula % formula %) This means that the first right-hand side of (9)
This means that a signal component of the pseudo-noise code signal expressed by the second term and a spread spectrum signal consisting of a frequency component twice that of the ranging signal PDTI expressed by the second term are obtained.

さらに各衛星IA〜IDにおいては、C/Aコード信号
のクロック信号を1540倍に逓倍して搬送波信号を作
成している。
Further, in each of the satellites IA to ID, a carrier wave signal is created by multiplying the clock signal of the C/A code signal by 1540 times.

従って遅延回路13の遅延時間τを(7)式において搬
送波信号の逓倍比1540に対して1/2のn=770
で表される時間(約0.5  (#sec ) )に設
定したことにより、式A(t)で表される信号成分は、
C/Aコード信号の1クロック周MTの対して1/2ク
ロック周期だけ遅延するようになる。
Therefore, in equation (7), the delay time τ of the delay circuit 13 is 1/2 n=770 for the carrier signal multiplication ratio 1540.
By setting the time expressed by (approximately 0.5 (#sec)), the signal component expressed by formula A(t) becomes
There is a delay of 1/2 clock period with respect to one clock period MT of the C/A code signal.

その結果第3図に示すように、乗算信号5Ml0式A(
t)・A(を−τ)で表される信号成分においては、式
A(t)で表される信号成分に含まれてなるC/Aコー
ド信号5CAI  (第3図(A))と、当該C/Aコ
ード信号S CAIに対して1/2クロック周期遅延し
て、式A(t−τ)で表される信号成分に含まれてなる
C/Aコード信号5CAt(第3図(B))との乗算信
号5cA(第3図(C))が得られるようになる。
As a result, as shown in FIG. 3, the multiplication signal 5Ml0 formula A (
In the signal component represented by t)・A (−τ), the C/A code signal 5CAI (Fig. 3 (A)) included in the signal component represented by the formula A(t), The C/A code signal 5CAt (Fig. 3 (B )), a multiplication signal 5cA (FIG. 3(C)) is obtained.

フィルタ回路14は、中心周波数がC/Aコード信号の
クロック周波数1.023 (MHz)と等しい値に設
定された狭帯域のバンドパスフィルタ回路でなり、乗算
信号SMIから当3i!過帯域の信号成分を抽出して周
波数変換回路15に出力する。
The filter circuit 14 is a narrow-band bandpass filter circuit whose center frequency is set to a value equal to the clock frequency of 1.023 (MHz) of the C/A code signal, and converts the multiplication signal SMI to the 3i! The overband signal components are extracted and output to the frequency conversion circuit 15.

その結果フィルタ回路14を介して、乗算信号5Ml0
式A(t)・A(を−τ)で表される信号成分からC/
Aコード信号5CAIのクロック信号CK1を抽出する
ことができる。
As a result, the multiplication signal 5Ml0 is transmitted through the filter circuit 14.
From the signal component expressed by the formula A(t)・A(−τ), C/
Clock signal CK1 of A code signal 5CAI can be extracted.

同様に他の衛星IB〜IDから得られる測距信号PDT
2〜PDT3においても、乗算回路12を介して各測距
信号PDT2〜PDT3について乗算信号SM2.3M
3、SM4が得られ、かくしてフィルタ回路14を介し
て各衛MIA〜IDから送信された測距信号PDTI〜
PDT4のスペクトラム拡散に用いたC/Aコード信号
のクロック信号CKI〜CK4を得ることができる。
Similarly, ranging signals PDT obtained from other satellites IB to ID
2 to PDT3, the multiplication signal SM2.3M is also applied to each ranging signal PDT2 to PDT3 via the multiplication circuit 12.
3. SM4 is obtained, and thus the ranging signal PDTI~ transmitted from each satellite MIA~ID via the filter circuit 14
Clock signals CKI to CK4 of the C/A code signal used for spectrum spreading of PDT4 can be obtained.

かくして、遅延回路13及び乗算回路12は、遅延時間
が1/2クロック周期で遅延検波回路と同様の構成のC
/Aコード信号のクロック信号復調回路を構成する。
In this way, the delay circuit 13 and the multiplication circuit 12 have a delay time of 1/2 clock period and a C circuit having the same configuration as the delay detection circuit.
/A code signal clock signal demodulation circuit is configured.

周波数変換回路15は、クロック信号CKI〜CK4を
周波数変換して例えば中心周波数500〔M Hz )
の中継信号S1を形成し、当該中継信号Slを加算回路
16及びアンテナ17を介して受信局20に送信する。
The frequency conversion circuit 15 converts the frequency of the clock signals CKI to CK4 to, for example, a center frequency of 500 [MHz].
, and transmits the relay signal S1 to the receiving station 20 via the adding circuit 16 and the antenna 17.

ここで第4図に示すように、移動体2が衛星IBから衛
星IAの方向に点P1〜P2まで地表面f上を移動する
と、これに伴って衛星IBから移動体2までの距離が距
i%1RB1から距離RB2まで大きくなり、逆に衛星
IAから移動体2までの距離が距離RAIから距離RA
2まで短くなる。
Here, as shown in FIG. 4, when the mobile object 2 moves on the ground surface f from the point P1 to P2 in the direction from the satellite IB to the satellite IA, the distance from the satellite IB to the mobile object 2 changes accordingly. The distance from i%1RB1 increases to distance RB2, and conversely, the distance from satellite IA to mobile object 2 increases from distance RAI to distance RA.
It will be shortened to 2.

従って移動体2から衛星IA及びIBまでの距離が変化
した分、測距信号PDTI及びPDT2間で伝播時間の
差が変化し、これに伴ってクロックイ3号CKI及びC
K2の位相差が変化するようになる。
Therefore, as the distance from the mobile object 2 to the satellites IA and IB changes, the difference in propagation time between the ranging signals PDTI and PDT2 changes, and accordingly
The phase difference of K2 begins to change.

このように、クロック信号CKI及びGK2の位相差が
変化すると、これに基づいて、移動体2が衛NIB及び
IAの方向で地表面上を移動した距離を求めることがで
きる。
As described above, when the phase difference between the clock signals CKI and GK2 changes, the distance traveled by the mobile object 2 on the ground surface in the direction of the satellite NIB and IA can be determined based on this change.

さらに他のクロック信号CK3及びCK4をも含めて、
各クロック信号CKI〜CK4間の位相差の変化を求め
ることにより、所定の領域内で移動体2の移動距離及び
移動方向を求めることができる。
Furthermore, including other clock signals CK3 and CK4,
By determining the change in phase difference between each of the clock signals CKI to CK4, the moving distance and moving direction of the moving body 2 within a predetermined region can be determined.

実際上洛衛星IA〜IDから送信された測距信号PDT
I〜PDT4においては、ドツプラーシフトによって中
心周波数が僅かに変化している。
The distance measurement signal PDT actually transmitted from the satellites IA to ID
In I to PDT4, the center frequency changes slightly due to Doppler shift.

従ってフィルタ回路14を介して得られる各クロック信
号CKI〜CK4においては、当該測距信号PDTI〜
PDT4の中心周波数の変動に伴って周波数が僅かに変
動し、測定によれば、各クロック信号CKI〜CK 4
は±2 (Hz)程度の範囲で異なる周波数になる。
Therefore, in each of the clock signals CKI to CK4 obtained via the filter circuit 14, the distance measurement signals PDTI to
The frequency varies slightly with the variation of the center frequency of PDT4, and according to measurements, each clock signal CKI~CK4
have different frequencies within a range of approximately ±2 (Hz).

従ってこの周波数の違いに基づいて、各クロック信号C
K1〜CK4を検出して各クロック信号CKI〜CK4
間の位相差の変化を検出するようにすれば、移動体2の
移動距離及び移動方向を求めることができる。
Therefore, based on this frequency difference, each clock signal C
Detects K1 to CK4 and outputs each clock signal CKI to CK4.
By detecting changes in the phase difference between them, the moving distance and moving direction of the moving body 2 can be determined.

因に、クロック信号CKI〜CK4においては、受信局
20に送信するためには、周波数が周波数±2(Hz)
程度の範囲に分布しており、さらにフィルタ回路14を
介してサイドバンド成分を抑圧して基本波成分だけを送
信するようにしたので、従来のように受信局20に中継
信号を送信するために、広い周波数帯域を用意しなくて
も極めて小さな周波数帯域を用いて送信することができ
る。
Incidentally, in order to transmit the clock signals CKI to CK4 to the receiving station 20, the frequency must be ±2 (Hz).
Furthermore, since the sideband components are suppressed through the filter circuit 14 and only the fundamental wave component is transmitted, it is difficult to transmit the relay signal to the receiving station 20 as in the conventional method. , it is possible to transmit using an extremely small frequency band without having to prepare a wide frequency band.

さらに中継装置4においては、アンテナ11を介して得
られる測距信号PDTを周波数変換回路21及びフィル
タ回路22を介して所定の低周波信号に変換した後、2
東回路23及びフィルタ回路24を介して所定の低周波
信号に変換した各測距信号PDTI〜PDT4の搬送波
信号SCI〜SC4を得るようになされている。
Further, in the relay device 4, the distance measurement signal PDT obtained via the antenna 11 is converted into a predetermined low frequency signal via a frequency conversion circuit 21 and a filter circuit 22, and then
Carrier wave signals SCI to SC4 of the ranging signals PDTI to PDT4 converted into predetermined low frequency signals are obtained via the east circuit 23 and the filter circuit 24.

すなわち衛星IAから得られる測距信号PDT1の2乗
信号SM2は(9)式において、式A(t−τ)に代え
て式A(t)を代入して得られる次式・・・・・・(1
0) で表すことができる。
That is, the squared signal SM2 of the ranging signal PDT1 obtained from the satellite IA is obtained by substituting the formula A(t) in place of the formula A(t-τ) in the formula (9).・(1
0) can be expressed as

ここで式A(t)は、C/Aコード信号の変化に対して
値1又は−1で表されるので、当該信号成分の2乗成分
を所定のフィルタ回路で抽出するようにすれば、次式 で表される搬送波信号の2倍の周波数の信号成分を得る
ことができる。
Here, the formula A(t) is expressed as a value of 1 or -1 with respect to a change in the C/A code signal, so if the square component of the signal component is extracted with a predetermined filter circuit, A signal component having twice the frequency of the carrier signal expressed by the following equation can be obtained.

従って第2図においては、当該測距信号PDT1を低周
波信号に周波数変換した後、2東回路23及びフィルタ
回路24を介して搬送波信号成分を抽出することにより
、低周波信号に変換された搬送波信号SCIを得ること
ができる。
Therefore, in FIG. 2, after frequency-converting the distance measurement signal PDT1 into a low-frequency signal, the carrier signal component is extracted via the 2-east circuit 23 and the filter circuit 24. A signal SCI can be obtained.

同様に他の衛星IB〜IDから得られる測距信号PDT
2〜PDT4においても、低周波信号に変換された搬送
波信号SC2〜SC4を得ることができる。
Similarly, ranging signals PDT obtained from other satellites IB to ID
2 to PDT4 as well, carrier wave signals SC2 to SC4 converted into low frequency signals can be obtained.

実際上、測距信号PDTの搬送波信号はC/Aコード信
号に比して波長が短いため当該搬送波信号の位相差に基
づいて移動体2の移動距離を求めるようにすれば、C/
Aコード信号のクロック信号CKI〜CK4を用いて移
動体2の移動距離を測定する場合に比して格段的に高い
精度で移動体2の移動距離を算出することができる。
In reality, the carrier wave signal of the ranging signal PDT has a shorter wavelength than the C/A code signal, so if the moving distance of the moving object 2 is determined based on the phase difference of the carrier wave signal, the C/A code signal can be
The moving distance of the moving body 2 can be calculated with much higher accuracy than when the moving distance of the moving body 2 is measured using the clock signals CKI to CK4 of the A code signal.

ところがこのように2つの信号の位相差に基づいて移動
体の移動距離を測定する際に、移動体が波長に比して大
きな距離を当該測定周期の間で移動すると正しい移動距
離を算出することが困難になる問題がある。
However, when measuring the moving distance of a moving object based on the phase difference between two signals in this way, if the moving object moves a large distance compared to the wavelength during the measurement period, it is difficult to calculate the correct moving distance. There are problems that make it difficult.

従って波長の短い搬送波信号及び波長の長いC/Aコー
ド信号のクロック信号を移動体2から送信するようにす
れば必要に応じて搬送波信号又はクロック信号の一方又
は両方を用いて移動距離を算出することができ、移動体
2が長い移動距離を移動した場合でも、双方の信号を用
いて精度良く移動距離を算出することができる。
Therefore, by transmitting a short-wavelength carrier wave signal and a long-wavelength C/A code signal clock signal from the moving body 2, the moving distance can be calculated using one or both of the carrier wave signal and the clock signal as necessary. Therefore, even when the mobile object 2 moves a long distance, the distance traveled can be calculated with high accuracy using both signals.

周波数変換回路25は、当該搬送波信号SCI〜SC4
を所定の周波数に周波数変換して中継信号S2を得、当
該中継信号S2を加算回路16及びアンテナ17を介し
て受信局20に送信する。
The frequency conversion circuit 25 converts the carrier wave signals SCI to SC4 into
is frequency-converted to a predetermined frequency to obtain a relay signal S2, and the relay signal S2 is transmitted to the receiving station 20 via the adding circuit 16 and the antenna 17.

この場合搬送波信号S01〜SC4をクロック信号CK
I〜CK4と同時に送信するようにしても、測距信号P
DTI〜PDT4全体として中心周波数が±5(kHz
)程度しか変動しないので、伝送に要する周波数帯域幅
は従来に比して極めて狭い周波数帯域で良い。
In this case, the carrier wave signals S01 to SC4 are used as the clock signal CK.
Even if it is transmitted at the same time as I to CK4, the distance measurement signal P
The center frequency of DTI to PDT4 as a whole is ±5 (kHz
), the frequency bandwidth required for transmission can be extremely narrow compared to the conventional one.

受信局20は第5図に示すように、アンテナ30を介し
て当該中継信号S1及びS2を受信した後、周波数変換
回路31及びフィルタ回路32を介してクロック信号C
KI〜CK4を復調して位相差検出回路33に出力する
As shown in FIG. 5, the receiving station 20 receives the relay signals S1 and S2 via the antenna 30, and then receives the clock signal C via the frequency conversion circuit 31 and the filter circuit 32.
KI to CK4 are demodulated and output to the phase difference detection circuit 33.

位相差検出回路33は、上述の測定原理に基づいて、ク
ロック信号CKI〜CKJ間の位相差の変化を検出して
移動体2の移動距離及び移動方向を算出する。
The phase difference detection circuit 33 detects changes in the phase difference between the clock signals CKI to CKJ and calculates the moving distance and moving direction of the moving body 2 based on the above-mentioned measurement principle.

さらに位相差検出回路33は、当該ネ食出信号に基づい
て予め移動体2を設置した際に求めておいた移動体2の
初期設置位置情報に基づいて移動体2の位置を算出する
Furthermore, the phase difference detection circuit 33 calculates the position of the moving body 2 based on the initial installation position information of the moving body 2 obtained in advance when the moving body 2 was installed based on the negative detection signal.

これに対して周波数変換回路34は、中継信号S2を、
周波数変換した後フィルタ回路35を介して出力するこ
とにより、位相差検出回路33に搬送波信号5CI−3
C4を出力する。
On the other hand, the frequency conversion circuit 34 converts the relay signal S2 into
After frequency conversion, the carrier wave signal 5CI-3 is outputted via the filter circuit 35 to the phase difference detection circuit 33.
Output C4.

位相差検出回路33は、搬送波信号SCI〜SC4の位
相差の変化に基づいて、クロック信号CK1〜CK4に
基づいて得られた移動体2の移動距離及び移動方向を補
正して、移動体2の位置を算出する。
The phase difference detection circuit 33 corrects the movement distance and movement direction of the mobile body 2 obtained based on the clock signals CK1 to CK4 based on the change in the phase difference of the carrier wave signals SCI to SC4, and detects the movement distance and movement direction of the mobile body 2. Calculate the position.

以上の構成において各衛星IA〜IDの測距信号PDT
I〜PDT4は、遅延回路13及び乗算回路12とフィ
ルタ回路14を介してC/Aコード信号のクロック信号
CKI〜CK4が得られる。
In the above configuration, the distance measurement signal PDT of each satellite IA to ID
Clock signals CKI to CK4 of C/A code signals are obtained from I to PDT4 via a delay circuit 13, a multiplication circuit 12, and a filter circuit 14.

これに対して測距信号PDTI〜PDT4の低周波変換
された搬送波信号SCI〜SC4が2乗増幅回路23及
びフィルタ回路24を介して得られる。
On the other hand, carrier wave signals SCI to SC4 obtained by low frequency conversion of the ranging signals PDTI to PDT4 are obtained via the square amplification circuit 23 and the filter circuit 24.

クロック信号CK1〜CK4及び搬送波信号5C1−3
C4は、周波数変換回路15及び25を介して所定の中
継信号S1及びS2に変換された後、加算回路16及び
アンテナ17を介して受信局20に送信される。
Clock signals CK1 to CK4 and carrier signals 5C1-3
C4 is converted into predetermined relay signals S1 and S2 via frequency conversion circuits 15 and 25, and then transmitted to receiving station 20 via addition circuit 16 and antenna 17.

受信局20において、中継信号S1及びS2は、それぞ
れ周波数変換回路31及び34とフィルタ回路32及び
35を介して、クロック信号CK1〜CK4及び搬送波
信号sci〜SC4に復調された後、位相差検出回路3
3に入力゛される。
In the receiving station 20, the relay signals S1 and S2 are demodulated into clock signals CK1 to CK4 and carrier signals sci to SC4 via frequency conversion circuits 31 and 34 and filter circuits 32 and 35, respectively, and then demodulated to a phase difference detection circuit. 3
3 is input.

位相差検出回路33において、各クロック信号CK1〜
GK4間の位相差の変化及び搬送波信号301〜304
間の位相差の変化に基づいて、移動体2の移動方向及び
移動距離が算出された後、当該算出結果及び移動体2の
設置当初の位置情報に基づいて移動体2の位置が算出さ
れる。
In the phase difference detection circuit 33, each clock signal CK1~
Changes in phase difference between GK4 and carrier signals 301 to 304
After the moving direction and moving distance of the moving body 2 are calculated based on the change in the phase difference between .

以上の構成によれば測距信号からC/Aコード信号のク
ロック信号を得、これを受信局に送信した後、当該クロ
ック信号の位相差の変化に基づいて移動体2の位置を算
出することにより、中継信号の送信のために広い周波数
帯域を用いなくても移動体の位置を受信局で算出するこ
とができる。
According to the above configuration, the clock signal of the C/A code signal is obtained from the ranging signal, and after transmitting this to the receiving station, the position of the moving object 2 is calculated based on the change in the phase difference of the clock signal. Therefore, the position of the mobile object can be calculated at the receiving station without using a wide frequency band for transmitting the relay signal.

なお、上述の実施例においては、予め移動体の初期設定
位置の情報に基づいて、移動体の位置を算出するように
した場合について述べたが本発明はこれに限らず、初期
設定位置が解らない場合でも受信局において各衛星IA
〜IDの軌道情報が得られる場合は、各クロック信号の
位相差の変化を所定期間の量測定するようにすれば衛星
IA〜IDの軌道情報に基づいて、移動体の位置を算出
することもできる。
In addition, in the above-mentioned embodiment, a case was described in which the position of the moving object is calculated based on information on the initial setting position of the moving object, but the present invention is not limited to this. Even if there is no IA of each satellite at the receiving station.
If the orbit information of the ~ID is obtained, the position of the moving object can be calculated based on the orbit information of the satellite IA~ID by measuring the change in the phase difference of each clock signal over a predetermined period of time. can.

また上述の実施例においては、C/Aコード信号のクロ
ック信号及び搬送波信号を受信局に送信するようにした
場合について述べたが本発明はこれに限らず、C/Aコ
ード信号のクロック信号だけを送信するようにしても良
い。
Further, in the above embodiment, a case was described in which the clock signal and carrier wave signal of the C/A code signal are transmitted to the receiving station, but the present invention is not limited to this. You may also send

またC/Aコード信号のクロック信号に代えてPコード
信号のクロック信号を送信するようにしても良い。この
場合遅延回路13の遅延時間をC/Aコード信号の場合
の1/10の時間に選定すれば良い。
Furthermore, instead of the clock signal of the C/A code signal, a clock signal of the P code signal may be transmitted. In this case, the delay time of the delay circuit 13 may be selected to be 1/10 of the time for the C/A code signal.

また上述の実施例においては、C/Aコード信号のクロ
ック信号を中心周波数1575.42 (MHz)の測
距信号から得る場合について述べたが本発明はこれに代
えて中心周波数1227.6 (MHz)の測距信号か
ら得るようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, a case was described in which the clock signal of the C/A code signal is obtained from a ranging signal with a center frequency of 1575.42 (MHz), but in the present invention, instead of this, a clock signal with a center frequency of 1227.6 (MHz) is obtained. ) may be obtained from the ranging signal.

また上述の実施例においては、クロック信号を周波数変
換して受信局に送信するようにした場合について述べた
が本発明はこれに限らず、例えば周波数変調、振幅変調
等の種々の変調手段を用いて送信するようにしても良い
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which the clock signal is frequency-converted and transmitted to the receiving station, but the present invention is not limited to this. It is also possible to send it by

この場合周波数変調しても周波数帯域として約100(
kHz)程度の帯域でクロック信号を実用上十分な精度
で送信することができ、送信のための周波数帯域幅は従
来に比して狭い帯域幅で良い。
In this case, even if frequency modulation is performed, the frequency band will be approximately 100 (
The clock signal can be transmitted with sufficient accuracy for practical use in a band of about kHz), and the frequency bandwidth for transmission may be narrower than that of the conventional technology.

また上述の実施例においては、本発明を1つの移動体の
位置を検出する場合について述べたが本発明はこれに限
らず移動体が複数の場合にも適用することができる。
Furthermore, in the above-described embodiments, the present invention has been described with respect to the case where the position of one moving object is detected, but the present invention is not limited to this and can be applied to cases where there are a plurality of moving objects.

また上述の実施例においては、本発明を移動体の位置測
定に適用した場合について述べたが本発明はこれに限ら
ず三角点等の所定の基準点の位置がどのように経時変化
するかを測定する場合等広く適用することができる。
Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the case where the present invention is applied to the position measurement of a moving body has been described, but the present invention is not limited to this. It can be widely applied to measurements, etc.

さらに上述の実施例においては、本発明をGPSシステ
ムに適用した場合について述べたが本発明はこれに限ら
ず、所定のコード信号を用いてスペクトラム拡散された
測距信号に基づいて移動体の位置情報を算出する位置測
定システムに広く適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a GPS system has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. It can be widely applied to position measurement systems that calculate information.

H発明の効果 上述のように本発明によれば、中継装置で受信したスペ
クトラム拡散信号のコード信号のクロック信号を受信局
に送信することにより、広い周波数帯域を用いなくても
中W、装置を搭載した移動体の位置を算出することがで
きる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, by transmitting the clock signal of the code signal of the spread spectrum signal received by the repeater to the receiving station, it is possible to operate the middle W and equipment without using a wide frequency band. The position of the mounted moving object can be calculated.

を示す路線図、第2図はその中継装置の構成を示すブロ
ック図、第3図はC/Aコード信号のクロック信号の説
明に供する信号波形図、第4図は位置測定の原理の説明
に供する路線図、第5図は受信局の構成を示すブロック
図である。
Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the relay equipment, Fig. 3 is a signal waveform diagram explaining the clock signal of the C/A code signal, and Fig. 4 is an explanation of the principle of position measurement. The route map provided in FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the receiving station.

IA、IB、IC,ID・・・・・・衛星、2・・・・
・・移動体、12・・・・・・乗算回路、工3・・・・
・・遅延回路、14.22.241.32.35・・・
・・・フィルタ回路、15.21.25.31.34・
・・・・・周波数変換回路、20・・・・・・受信局、
33・・・・・・位相差検出回路。
IA, IB, IC, ID...Satellite, 2...
・・Mobile object, 12・・・・Multiplication circuit, Engineering 3・・・・
...Delay circuit, 14.22.241.32.35...
...Filter circuit, 15.21.25.31.34.
... Frequency conversion circuit, 20 ... Receiving station,
33... Phase difference detection circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】  所定のコード信号でスペクトラム拡散されて、複数の
信号発生源からそれぞれ送信される測距信号に基づいて
、上記測距信号の受信位置を算出するようになされた位
置測定システムにおいて、上記測距信号を受信し、上記
コード信号のクロック信号を得、上記クロック信号を送
信する中継装置と、 上記中継装置から送信されたクロック信号を受信し、上
記クロック信号間の位相差に基づいて上記中継装置の受
信位置を算出する受信局と を具えるようにしたことを特徴とする位置測定システム
[Scope of Claims] A position measurement system configured to calculate the receiving position of the distance measurement signal based on the distance measurement signal spread spectrum with a predetermined code signal and transmitted from a plurality of signal generation sources. a relay device that receives the ranging signal, obtains a clock signal of the code signal, and transmits the clock signal; and a relay device that receives the clock signal transmitted from the relay device and calculates the phase difference between the clock signals. and a receiving station that calculates the receiving position of the relay device based on the information.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0431780A (en) * 1990-05-28 1992-02-03 Mitsubishi Electric Corp Wide-area position report system
JPH0443279U (en) * 1990-08-16 1992-04-13

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