JPS63308587A - Gps航法装置 - Google Patents

Gps航法装置

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JPS63308587A
JPS63308587A JP14485687A JP14485687A JPS63308587A JP S63308587 A JPS63308587 A JP S63308587A JP 14485687 A JP14485687 A JP 14485687A JP 14485687 A JP14485687 A JP 14485687A JP S63308587 A JPS63308587 A JP S63308587A
Authority
JP
Japan
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signal
gps
temperature
satellite
frequency
Prior art date
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Application number
JP14485687A
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English (en)
Inventor
Akira Okuyama
奥山 昭
Toshihiro Kawazoe
川添 利洋
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Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明はGPS航法装置に関し、一層詳細には、当該自
動車の現在位置を測定するためのGPS受信機において
、受信用の基準信号発生源として自動車に搭載される、
例えば、温度補償型の水晶発振器(以下、TCXOとい
う)の発振周波数の温度特性を読み、出し可能な記憶手
段に記憶させると共に、前記TCXOの近傍に温度セン
ザを配設し、前記GPS受信機の電源投入の際、温度セ
ンサから導出される温度情報を基に前記記憶手段に記憶
しであるTCXOの温度特性に係る予測周波数を読み出
すことにより電源投入後にGPS衛星信号を捕捉するま
での時間を可及的に短時間となるよう構成したGPS航
法装置に関する。
「発明の背景] 船舶や航空機のような時り刻々移動する移動体に対し、
複数個の人工衛星から電波を送信してその現在位置、走
行速度等を確認乃至決定するために、近年、GPS測位
装置の有用性が注目を浴びている。このGPS測位装置
は、■ 全世界でいつでも連続して利用出来る、■ 位
置速度の測定精度が極めて高い、■ 利用者数に制限が
ない 等の特徴を備えている。
このような観点からすれば、GPS測位装置を利用する
客体は、船舶、航空機に限ることなく自動車もその対象
となって然るべきである。
特に、都市部の交通の混雑を回避し短時間に自らの現在
位置を確認し、目的地・までの迂回路を発見する等に利
用出来れば、時間的、経済的に頗る大きな効果が得られ
よう。
一般的に、GPS測位装置は3個以上の衛星を利用する
。これらの人工衛星には夫々高精度の原子時計等が搭載
されているが、一方、受信側ではこのような高価な計時
装置は配置されてはいない。従って、受信側の時刻情報
には時計オフセットが出てくる。そこで、受信側では人
工衛星からの電波を同時に受信し、各衛星と受信点との
間の受信機の時計オフセットを含んだ擬似距離データと
各受信衛星の軌道位置データとから受信点の位置を計算
し表示する。
ところで、受信側で人工衛星からの電波を受信し測位演
算する際、受信側としての自動車に搭載しているGPS
受信機の電源が閉成中の走行においては、通常、トラッ
キング・ループのバンド幅を狭めて人工衛星からの電波
を捕捉している。これは、トラッキング・ループのバン
ド幅を狭めることにより一層正確な現在位置の測位が可
能となるからである。
然しながら、GPS受信機の電源閉成直後においては基
準信号発生源としての前記TCXOの発振周波数の温度
特性により発振周波数が急激に変化するので人工衛星か
らの電波を捕捉したい場合には、先ず、TCXOの発振
周波数が安定するまでの期間、信号をサーチする周波数
の範囲を広げて捕捉し、次に軌道データを復調し、距離
測定をして、正確な現在位置の測位を行う方式としなけ
ればならない。従って、電源閉成直後においては、正確
な測位演算を実行するまでに至る時間が相当に長時間と
なり、その結果、TCXOが安定して発振するまでの間
、例えば、自動車等がどちらの方角に進行すればよいか
の判定が出来ず多大の時間損失を蒙るという欠点を露呈
する。
[発明の目的] 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、自動車の現在位置を測位するだめのGPS受信
機において、受信用の基準信号発生源として自動車に搭
載される、例えば、TCXOの発振周波数の温度特性を
記憶手段に記憶させると共に、前記TCXOの近傍に温
度センサを配設し、前記GPS受信機の電源投入の際、
温度センサから導出される温度情報を基に前記記憶素子
に記憶しであるTCXOの温度特性に係る発振周波数を
読み出すことにより衛星信号を捕捉するための周波数範
囲の拡大を必要最小限に制限して電源投入直後からGP
S衛星信号を確実に捕捉し、しかも正確な測位演算を実
行可能とするまでの時間を可及的に短時間とするGPS
航法装置を提供することを目的とする。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明はOPS受信機を
構成する周波数変換用基準発振器の近傍に温度センサを
配設し、さらに前記発振器の発振周波数の温度特性情報
を発振周波数予測演算部内の記憶手段に予め記憶し、前
記GPS受信機の電源投入後、GPS衛星からの電波信
号を周波数変換した後、衛星信号捕捉追尾部で捕捉する
際、前記温度センサの出力信号をA/D変換した後、当
該A/D変換後の信号を読み出しこれをアドレス信号と
して記憶手段の前記温度特性情報を衛星信号捕捉追尾部
に導入し、前記衛星信号捕捉追尾部で信号をサーチする
周波数範囲を前記温度特性情報に基づき、測定当初より
狭めるよう構成してGPS受信機の電源投入後からGP
S電波を捕捉するまでに要する時間を短縮することを特
徴とする。
「実施態様」 次に、本発明に係るGPS航法装置について好適な実施
態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
第1図において、参照符号1oは本発明に係るGPS航
法装置を構成する本体部を示す。
参照符号12は図示しない自動車に配設されGPS衛星
(図示せず)から送信される電波を受信するアンテナを
示す。アンテナ12の出力側は周波数変換器と増幅器と
を含む周波数変換/増幅部14の一方の入力端子に接続
される。この周波数変換/増幅部14の他方の入力端子
には基準発振器としてのTCXO16からの出力信号を
逓倍して周波数変換のための基準信号を合成する基準信
号合成部18の出力信号が導入されるよう構成されてい
る。前記周波数変換/増幅部14の出力信号は衛星信号
捕捉追尾部20の一方の入力端子に導入され、衛星信号
捕捉追尾部20の他方の入力端子、すなわち、信号をサ
ーチする周波数範囲を制御する制御入力端子には発振周
波数予測演算部22の出力信号が導入される。ここで、
発振周波数予測演算部22には前記TCXO16の近傍
に配置された温度検出部24の出力信号が導入される。
なお、温度検出部24は、例えば、自動車に搭載される
エアコンディショナーの温度センサを利用することも可
能である。
一方、前記衛星信号捕捉追尾部2oでは発振周波数予測
演算部22からの制御信号を基にPNコードとの相関を
とり、スペクトル逆拡散信号を軌道データ収集部26並
びに距離測定部28に導入する。次いで、軌道データ収
集部26からの衛星軌道データに係る信号と距離測定部
28からの擬似距離データに係る信号とが測位演算部3
0に導入されると、測位演算部30においては予め定め
られた周知の航法方程式を解くことにより自動車の現在
位置を算出し、CRT等の表示装置から構成される装置
表示部32にその出力信号を送給する。なお、前記測位
演算部30には自動車の現在位置、時刻等を予め設定す
る初期値設定部34から初期値設定信号が導入されてい
る。
本発明に係るGPS航法装置は基本的には以上のように
構成されるものであり、次にその作用並びに効果につい
て説明する。
先ず、前記発振周波数予測演算部22内に配設される図
示しないROM内に書き込まれたTCx016の温度特
性データについて説明する。TCXO16の温度特性は
、例えば、第2図に示すように表される。第2図に示す
温度特性図において、横軸は温度T(”C)を表し、縦
軸は周波数偏差ΔF(H,)を表す。ずなわち、TCX
O16の温度特性は動作温度範囲の中点T。を基準とし
て最低動作温度T+(’C)から最高動作温度Tz(’
C)の間、略正弦状に変化する。そこで、図に示す温度
特性データを動作温度範囲T1点からT2点を所望の微
小区間に区分してその微小区間毎の周波数偏差ΔF(H
,)を前記ROM内に予め書き込み記憶テーブルとして
収納すればよい。なお、この場合、ROMを、前記した
ように、再書き込み可能なEEPROMとして後述する
測位演算終了後の出力データに基づき前記発振周波数予
測演算部22内の記憶テーブルを更新する、所謂、学習
機能を保持するよう構成してもよい。        
         。
次に、本発明に係るGPS航法装置を構成する本体部1
0の作用並びに効果について第3図に示すフローチャー
トを参照しながら以下詳細に説明する。
先ず、第1ステツプにおいて、GPS航法装置を構成す
る本体部10の電源を投入する。この場合、初期値設定
部34から測位演算部30に対して初期位置並びに時刻
が設定される(STPI)。
この場合、初期位置は前回の測位演算における測位位置
の演算値であってもよい。
次に、第2ステツプにおいて、TCXO16の近傍に配
置された温度検出部24によりTCX016の周囲温度
を検出し、その出力温度データを発振周波数予測演算部
22に導入する(SrF2)。
温度データの導入された発振周波数予測演算部22は前
記したROM内に書き込まれた記憶テーブルから当該温
度データに係るTCXO16の発振周波数を予測計算し
、衛星信号捕捉追尾部20に受信周波数決定のための制
御信号を導出する(SrF2)。次に、第4ステツプで
衛星信号の探索を行う(SrF4)。この場合、衛星信
号の追跡は衛星信号捕捉追尾部20によって実行される
。この第4ステツプに係る工程を第1図のブロック図を
参照しながら説明する。図示しないC,PS衛星から電
離層補正誤差のために2つの周波数の電波にのせて航法
信号が送信され、当該航法信号は擬似雑音信号(以下、
PNコードという)によって拡散スペクトル変調されて
いる。このような航法信号はアンテナ12によって捕捉
され、周波数変換/増幅部14に送給される。周波数変
換/増幅部14では受信信号の周波数を変換すると共に
増幅し、衛星信号捕捉追尾部20にその出力信号を導出
する。そこで、衛星信号捕捉追尾部20では受信した衛
星のPNコードと同一の信号を発生するPNコードが発
振周波数予測演算部22からTCXO16の予測発振周
波数を基に生成され、前記受信信号のPNコードと相関
がとられる。すなわち、スペクトル拡散された受信信号
は衛星信号捕捉追尾部20によって逆拡散され、PN復
調がなされる。次に、衛星信号捕捉追尾部20でPN復
調が正しくなされ、信号が捕捉出来たか否かの判定がな
される(SrF2)。この場合、信号が捕捉出来ていな
い場合には信号を捕捉するまでステップ2乃至ステップ
4の工程を繰り返す。そして、信号が捕捉されると、次
に複数のGPS衛星からの信号を追尾する(SrF6)
。前記衛星信号捕捉追尾部20からの出力信号は軌道デ
ータ収集部26に導入され、軌道データが収集される(
SrF2)。この場合、所望の推測位置に係る軌道デー
タが収集可能の場合には軌道データの収集は終了するが
、若しそうでない場合にはさらに軌道データを収集する
(SrF2.8)。第7ステツプ、第8ステツプを繰り
返して所望の軌道データを収集する。
一方、時計オフセットを含む距離データ、所謂、擬似距
離データが距離測定部28で測定される(SrF2)。
そして、前記軌道データ収集部26で収集された衛星の
軌道データと距離測定部28によって算出された擬似距
離データとが測位演算部30に導入されると、測位演算
部30では予めROM等(図示せず)に書き込まれた周
知の航法方程式に前記の軌道データ、擬似距離データを
代入して解くことにより現在の測位位置を演算する(S
TPIO)。算出された測位位置データは位置表示部3
2に送給される。そして、位置表示部32において現在
位置が表示され再び第6ステツプに戻り衛星信号の追尾
並びに表示までのステップ6乃至12が繰り返される。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、自動車の現在位置を測
定するためのGPS受信機においてTCXOの発振周波
数の温度特性を記憶手段に記憶しておくと共に、前記T
CXOの近傍に温度センサを配設している。このため、
前記GPS受信機の電源投入の際に温度センサから導出
される温度情報を基に前記記憶手段に記憶しであるTC
XOの温度特性を参照することにより衛星信号をサーチ
する周波数範囲を必要最小限に制限することが出来、電
源投入直後からGPS衛星信号を捕捉して正確な測位演
算を実行するまでの時間を可及的に短縮することを可能
とするGPS航法装置が得られる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るGPS航法装置の本体部ブロック
図、 第2図は本発明に係るGPS航法装置の本体部の中、発
振周波数予測演算部内に記憶されるTCXOの温度特性
データに係る特性図、第3図は本発明に係るGPS航法
装置に係るフローチャートである。 10・・・GPS航法装置を構成する本体部12・・・
アンテナ    14・・・周波数変換/増幅部16・
・・T CX O18・・・基準信号合成部20・・・
衛星信号捕捉追尾部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)GPS受信機を構成する周波数変換用基準発振器
    の近傍に温度センサを配設し、さらに前記発振器の発振
    周波数の温度特性情報を発振周波数予測演算部内の記憶
    手段に予め記憶し、前記GPS受信機の電源投入後、G
    PS衛星からの電波信号を周波数変換した後、衛星信号
    捕捉追尾部で捕捉する際、前記温度センサの出力信号を
    A/D変換した後、当該A/D変換後の信号を読み出し
    これをアドレス信号として記憶手段の前記温度特性情報
    を衛星信号捕捉追尾部に導入し、前記衛星信号捕捉追尾
    部で信号をサーチする周波数の範囲を前記温度特性情報
    に基づき、測定当初より狭めるよう構成してGPS受信
    機の電源投入後からGPS電波を捕捉するまでに要する
    時間を短縮することを特徴とするGPS航法装置。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の装置において、温度
    センサはGPS受信機を搭載する車両のエアコンディシ
    ョナーの温度センサに代替してなるGPS航法装置。
  3. (3)特許請求の範囲第1項または第2項記載の装置に
    おいて、記憶手段は読み出し/再書き込み可能なEEP
    ROMあるいはEPROMとし、測位演算にて得られた
    基準発振器の発振周波数を更新可能とし学習機能を保持
    するGPS航法装置。
JP14485687A 1987-06-10 1987-06-10 Gps航法装置 Pending JPS63308587A (ja)

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