JPWO2011024679A1 - 航法メッセージの取得方法、サブフレーム作成方法、航法メッセージ取得プログラム、ｇｎｓｓ受信装置、および移動端末 - Google Patents

Abstract

【課題】航法メッセージ、特にエフェメリスを確実に且つ効率良く取得することができるＧＰＳ受信装置を実現する。【解決手段】ＧＰＳ受信装置の航法メッセージ取得部１４は、受信したビットデータ列からワード単位でビットデータを取得する。この際、１回のフレームで１つのサブフレームを構成する連続するワードが取得できなければ（Ｓ４０１：Ｎｏ）、正確に復号できたワードのみを記憶しておく（Ｓ４０２）。この際、正確に復号できたワードとともに、直前のワードの最後の２ビットも記憶する。複数回のフレームで、１つのサブフレームを構成する全てのワードが取得できていると（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、各ワードとともに記憶された直前のワードの最後の２ビットを用いて、ワード間の位相整合を行い（Ｓ４０４）、位相整合された各ワードを繋ぎ合わせて補完サブフレームを形成し（Ｓ４０５）、週内時刻情報とともに出力する（Ｓ４０６）。【選択図】 図３

Description

この発明は、ＧＮＳＳ測位信号を復号して航法メッセージを取得する航法メッセージの取得方法、航法メッセージ取得プログラム、当該方法やプログラムを利用したＧＮＳＳ受信装置および移動端末に関するものである。

現在、ＧＮＳＳの一つであるＧＰＳのＧＰＳ測位信号を用いた測位結果を利用する機器（特に移動端末）が、例えば、ナビゲーション装置やナビゲーション機能付き携帯機器のように、非常に多く存在している。

このような機器で測位を行う場合、ＧＰＳ測位信号を受信、復調して、擬似距離を算出するとともに、ＧＰＳ測位信号に重畳されている航法メッセージを取得して、測位演算に利用している。

図５はＧＰＳの航法メッセージのデータ構成を示す構成図である。

航法メッセージは、ビット率が５０ｂｐｓで送信されており、全データビット数が１５００ビット（時間軸では３０秒）であるフレームＦＦを５個備えて１グループとし、当該グループを繰り返すデータ構成を有する。

各フレームＦＦは、それぞれが３００ビット（６秒）からなる５個のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ５に分かれている。フレームＦＦの先頭側であるサブフレームＳＦ１は、衛星ヘルス情報等を有し、サブフレームＳＦ２，ＳＦ３はエフェメリスを有し、サブフレームＳＦ４，ＳＦ５はアルマナックを有する。

エフェメリスを有するサブフレームＳＦ２，ＳＦ３は、コントロールセグメントによりエフェメリスが更新されるまでは、各フレームＦＦで同じデータ列が送信されている。アルマナックを有するサブフレームＳＦ４，ＳＦ５は、各フレームＦＦで異なり、２５フレーム分で全てのアルマナックが得られるように設定されている。なお、アルマナックを構成するこの２５フレーム分のグループも順次繰り返されている。

各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ５は、それぞれが３０ビット（０．６秒）からなる１０個のワードＷ１〜Ｗ１０からなり、各ワードＷ１〜Ｗ１０は、サブフレームＳＦの先頭側の２４ビットが航法データであり、後端側の６ビットがパリティビットである。ワードＷ１の先頭には同期パターンが配置され、ワードＷ２には週内時刻データ（Ｚカウント）が含まれている。

このような航法メッセージを取得できない場合、例えば、受信信号のＣ／Ｎが低い場合等には、測位演算用の各種情報を取得できないので、測位精度が低下する等の問題が生じる。特に、エフェメリスは送信元の測位衛星の衛星時計誤差情報や軌道情報等の詳細な情報を有するため、高精度な測位演算には必要であり、可能な限り取得が望まれる。

このため、特許文献１では、フレーム間の共通するデータ同士を差分復調することで、実質的なＣ／Ｎを向上させ、航法メッセージを効果的に取得している。

また、特許文献２では、サブフレームのプリアンブルを検出し、当該サブフレームを構成するデータ列を、１回のサブフレームを構成する連続するワードで取得できなければ、ワード単位で断続的に取得し、サブフレームを構成する全てのワードが取得できたことを検出すると、当該サブフレームから航法メッセージを取得している。

特表２００２−５３０６２７号公報 特開２０００−５６００７号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、実質的なＣ／Ｎが向上することで、航法メッセージを取得できる可能性は向上するものの、それでもなお、確実に航法メッセージを取得できるとは限らない。

また、従来では、一般的には、１回のサブフレームで航法メッセージが取得できなければ、航法メッセージが取得できるまで、サブフレーム単位で復調したビットデータを破棄する。そして、新たなフレームにおけるサブフレームのビットデータを再度復調し、サブフレーム単位で航法メッセージを取得する処理を繰り返す。

ところで、現在、ＧＰＳ受信装置は高感度化が求められており、受信信号のＣ／Ｎが高いＧＰＳ測位信号は問題にならないが、受信信号のＣ／Ｎが低いＧＰＳ測位信号であっても、捕捉、追尾して航法メッセージを利用できるようにする要求がある。

このようなＣ／Ｎが低い等の悪い受信環境下では、ビット誤り率が非常に高くなり、３００ビットからなるサブフレーム単位で取得、破棄を判断していたのでは、非常に効率が悪く、場合によっては、航法メッセージを取得することができない。

このため、特許文献２の方法では、サブフレームのプリアンブルを検出した後、当該プリアンブルのビット位置を基準にして、３０ビット単位、すなわちワードを構成するデータ単位でデータをパリティチェックしながら取得し、ワード単位でデータを取得していく。そして、サブフレームを構成する全てのワードが取得できるまで、このようなデータ取得処理を繰り返す。この方法では、ワード単位でデータの取得を行うので、サブフレーム単位でデータの取得を行うよりも、効率が良い。しかしながら、必ず、サブフレーム毎にプリアンブルを見つけなければならず、ワード単位での処理ができず、場合によっては、サブフレーム単位での取得と、殆ど変わらないこともある。

本発明の目的は、航法メッセージ、特にエフェメリスを確実に且つ効率良く取得することができるＧＰＳ受信装置および航法メッセージの取得方法を提供することにある。

この発明は、受信したＧＮＳＳ測位信号から航法メッセージを取得する航法メッセージ取得方法に関するものである。この航法メッセージ取得方法では、サブフレームを構成する各ワードを取得する工程と、サブフレームにおいて航法メッセージを取得するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する工程と、補完サブフレームに基づいて前記航法メッセージを取得する工程と、を有する。さらに、この航法メッセージ取得方法では、補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、サブフレームの特定ワードに含まれる週内時刻データを取得する工程と、週内時刻データに基づいて、週内時刻データが得られない他のサブフレームを構成する各ワードがいずれのサブフレームに属するかを判断する工程と、を有する。

この方法では、航法メッセージを、従来のようにサブフレーム単位で取得、破棄するのではなく、ワード単位で行う。これは、航法メッセージのエフェメリスを有する各サブフレームは同じものが繰り返して送信されるように設定されていること、および、エフェメリスを構成する各情報は複数のワードに亘るものがなく、ワード単位で取得、破棄の処理を行っても問題がないことを利用している。そして、航法メッセージ取得部は、１回のフレームで所定サブフレームの全ワードが正確に復号できていなければ、複数のフレームでワード単位での取得を繰り返す。航法メッセージ取得部は、所定サブフレームを構成する全ワードを正確に復号できた時点で、複数のフレームから得られた各ワードを配列して、１つのサブフレーム（補完サブフレーム）として出力する。

このように、サブフレームを構成するワード単位、すなわちサブフレームよりもビット数が少ないワード単位で、取得、破棄が判断されるので、効率良く航法メッセージが取得される。

さらに、この方法では、ＧＮＳＳ測位信号のＨＯＷワード（「Ｈａｎｄ Ｏｖｅｒ Ｗｏｒｄ」を示す。）に含まれる週内時刻データ（Ｚカウント）を利用する。週内時刻データは、サブフレーム毎にカウントアップされる数値であり、各サブフレームの番号に一意に対応させることができるので、当該週内時刻データを取得することでサブフレームを同定できる。ここで、週内時刻データは、ＨＯＷワードを有する各サブフレームのワードＷ２に含まれているので、当該ワードＷ２のビットデータ列を基準にして、当該サブフレーム内の各ワードを同定することもできる。これにより、所定サブフレームを構成する複数のワードの取得が複数のフレームに亘っても、それぞれのワードがいずれのサブフレームのものかを正確に判断することができる。

このように、本発明の方法を用いれば、ワード単位での航法メッセージ取得処理が可能であるとともに、サブフレームに含まれる特定のビットデータ列が必ずしも毎回取得できなくても、複数のサブフレームのワードから組み合わせられる補完サブフレームを正確に生成できる。

また、この発明は、受信したＧＮＳＳ測位信号から航法メッセージを取得する航法メッセージ取得方法に関するものである。この航法メッセージ取得方法では、サブフレームを構成する各ワードを取得する工程と、サブフレームにおいて航法メッセージを取得するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する工程と、補完サブフレームに基づいて航法メッセージを取得する工程と、を有する。さらに、この航法メッセージ取得方法では、補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、補完サブフレームを構成する各ワードが同位相になるようにする工程を、有する。

この方法では、復調処理の際に、ワード単位で位相が反転することがあるため、各ワード間で同位相となるように位相調整処理を行ってから補完サブフレームを作成する。これにより、補完サブフレームから取得される航法メッセージは、ワード間での位相の逆転がなく、正確な航法メッセージを取得できる。

また、この発明の航法メッセージ取得方法では、補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、サブフレームの特定ワードに含まれる週内時刻データを取得する工程と、週内時刻データに基づいて、週内時刻データが得られない他のサブフレームを構成する各ワードがいずれのサブフレームに属するかを判断する工程と、補完サブフレームを構成する各ワードが同位相になるようにする工程とを、有する。

この方法では、上述の二つの方法を組み合わせている。これにより、効率的且つ正確に航法メッセージを取得できる。

また、この発明の航法メッセージ取得方法では、ワードを構成するビットデータ列と直前のワードの最終ビットから所定数のビットデータ列とに基づいて、補完サブフレームを構成する各ワードが同位相となるようにする。

この方法では、上述の補完サブフレームを構成するワードを同位相にする具体的方法を示している。具体的には、この方法によるワードの配列では、同時に記憶した直前のワードの後端側のビットデータと、このワードの直前に配列されるワードの後端側のビットデータとが同相であれば、ワード間での位相反転がないものとして、配列処理を行う。一方で、これらのビットデータが逆相ならば、ワード間での位相反転が生じているものとして、反転処理した上で配列処理を行う。これにより、ワード間での同位相化処理を正確に行うことができる。

また、この発明の航法メッセージ取得方法では、サブフレームに含まれる固有のビットパターンからサブフレームの先頭位置を検出する工程と、先頭位置に基づいて、サブフレームにおける各ワードの位置を特定する工程と、をさらに有する。

この方法では、さらなるワード位置の特定方法示すものであり、サブフレームの先頭に固有のビットパターンが設けられていることを利用している。そして、このサブフレームの先頭位置を検出することで、当該先頭位置からのビット量によっても、ワード位置を特定することができる。

また、この発明の航法メッセージ取得方法では、航法メッセージがエフェメリスであり、該エフェメリスが更新された時、更新後に取得されたワードにより補完サブフレームを作成する。

この方法では、エフェメリスが更新されると、当該エフェメリスを含むサブフレームのデータも更新されてしまう。したがって、更新とともに記憶されたワードの破棄を行って再取得することで、この更新によって、ワード単位で構成される１個のサブフレーム内に更新前後のエフェメリスに関する情報が混在することを防止できる。

また、この発明の航法メッセージ取得方法では、サブフレームは所定数のワードにより構成され、ワードは所定ビットのビットデータ列により構成されている。

この方法では、具体的なサブフレームのデータ構成を示している。

また、この発明は、サブフレームの作成方法に関するものであり、当該サブフレームの作成方法では、サブフレームを構成する各ワードを取得する工程と、サブフレームを構成するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する工程と、を有する。そして、このサブフレームの作成方法では、補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、サブフレームの特定ワードに含まれる時刻データを取得する工程と、時刻データに基づいて、時刻データが得られない他のサブフレームを構成する各ワードがいずれのサブフレームに属するかを判断する工程と、を有する。

また、この発明は、サブフレームの作成方法に関するものであり、サブフレームを構成する各ワードを取得する工程と、サブフレームにおいて航法メッセージを取得するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する工程と、を有する。そして、このサブフレームの作成方法では、補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、補完サブフレームを構成する各ワードが同位相になるようにする工程を、有する。

これらの方法は、上述の航法メッセージを含まないサブフレームであっても、上述の航法メッセージを含むサブフレームと同様の処理により、サブフレームを作成することができることを示している。

なお、上述の記載では、航法メッセージ取得方法を主として説明しているが、当該航法メッセージ取得方法を実現する各処理を有するプログラムや、航法メッセージ取得方法を実現する機構的構成を有するＧＮＳＳ受信装置や移動体端末においても、同様の作用が得られる。

本発明によれば、ＧＰＳ測位信号に重畳される航法メッセージを確実且つ効果的に取得することができる。これにより、受信環境が悪くても、比較的高速且つ確実に、高精度な測位を行うことができる。

本発明の実施形態のＧＰＳ受信装置１００の主要構成を示すブロック図である。 航法メッセージ取得部１４の主要フローを示すフローチャートである。 航法メッセージ取得部１４のサブフレームのデータ生成処理の詳細フローを示すフローチャートである。 具体的な補完サブフレームのデータ形成の概念を示す図である。 ＧＰＳの航法メッセージのデータ構成を示す構成図である。

本発明の実施形態に係るＧＰＳ受信装置および航法メッセージの取得方法について、図を参照して説明する。図１は本実施形態のＧＰＳ受信装置１００の主要構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、ＧＰＳを例に説明するが、同様の航法メッセージの送信方法を用いる他のＧＮＳＳＳについても、以下の取得方法および構成を適用することができる。また、本実施形態では、単にＧＰＳ受信装置を例に説明するが、当該ＧＰＳ受信装置を備え、当該ＧＰＳ受信装置で算出された測位結果を利用したアプリケーションを実装した各種の移動端末（例えば、携帯電話機、カーナビゲーション装置、ＰＮＤ、カメラ、時計等）に対しても、以下の取得方法および構成を適用することができる。

また、以下の説明では、航法メッセージ取得方法を実現する機構的構成を有するＧＰＳ受信装置を例に示しているが、本実施形態に記載された航法メッセージ取得方法を実現する処理をプログラム化した航法メッセージ取得プログラムを記憶してソフトウェア化しておけば、当該ソフトウェア化された航法メッセージ取得プログラムをＣＰＵ等で実行処理すれば、以下に示す航法メッセージ取得方法を実現することができる。

ＧＰＳ受信装置１００は、測位信号受信アンテナ１１、ＲＦ処理部１２、復調部１３、航法メッセージ取得部１４、および測位演算部１５を備える。

測位信号受信アンテナ１１は、ＧＰＳ測位衛星からから送信される測位用の電波信号を受信する。測位用の電波信号（以下、「測位信号」と称する。）は、所定の単一周波数からなる搬送波を、測位用衛星毎に設定された拡散コードと航法メッセージによりスペクトル拡散した信号である。測位信号受信アンテナ１１は、受信信号を電気信号に変換して、ＲＦ処理部１２へ出力する。

ＲＦ処理部１２は、受信信号の周波数をダウンコンバートして、所定周波数の中間周波数信号やベースバンド信号からなる被相関処理信号を生成し、復調部１３へ与える。

復調部１３は、被相関処理信号とレプリカコードとの相関処理結果に基づいてコード捕捉処理を行った後に、例えばＥａｒｌｙ−Ｌａｔｅ相関処理を用いてコード追尾処理およびキャリア追尾処理を実行し、Ｐｒｏｍｐｔ相関処理結果を用いて受信信号の逆拡散を行う。ここで、追尾精度が十分に追い込まれ、コードがロックして、Ｐｒｏｍｐｔ相関処理で高精度なコード相関が得られれば、この逆拡散信号には航法メッセージのみが重畳された状態になる。復調部１３は、当該逆拡散信号（相関処理データ）を積算することで、所定ビット長からなるビットデータ列を生成し、航法メッセージ取得部１４へ出力する。なお、このコード追尾処理の際、復調部１３は、コード追尾結果に基づいて擬似距離を算出するとともに、キャリア追尾結果に基づいてキャリア周波数情報を算出し、擬似距離とキャリア周波数情報とを測位演算部１５へ出力する。

航法メッセージ取得部１４は、詳細な方法は後述するが、復調部１３から入力されたビットデータ列から航法メッセージを取得し、測位演算部１５へ出力する。この際、航法メッセージ取得部１４は、航法メッセージをワード単位で取得してサブフレーム単位で出力する。この際、航法メッセージ取得部１４は、１つのサブフレームを構成するワードＷ１〜Ｗ１０のうち、ワードＷ２のＨＯＷワードによる当該サブフレームに対して一意に設定されている週内時刻データ（Ｚカウント）と、少なくとも航法データとして利用するワードＷ３〜Ｗ１０とを取得できたことを確認できれば、これらを測位演算部１５へ出力する。

そして、航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ３〜Ｗ１０の全てが、１回のサブフレームで揃わなければ、正確に復号できたワードのみを記憶し、この処理を複数回のフレームで繰り返し実行し、ワードＷ３〜Ｗ１０の全てが揃った時点で位相整合して繋ぎ合わせ、測位演算部１５へ出力する。

測位演算部１５は、航法メッセージ取得部１４からの航法メッセージと、復調部１３からの擬似距離やキャリア周波数情報に基づいて測位演算を行う。

次に、航法メッセージ取得部１４で実行する航法メッセージの取得方法について、図を参照しながら詳細に説明する。図２は航法メッセージ取得部１４の主要フローを示すフローチャートである。

航法メッセージ取得部１４は、復調部１３からビットデータ列を取得すると、ワードのビット構成単位である３０ビット毎にビットデータをパリティチェックすることで、ワードの先頭位置を算出する（Ｓ１０１）。例えば、航法メッセージ取得部１４は、ビットデータ列から３０ビット分を取得してパリティチェックを行う処理を、１ビットずつシフトさせながら繰り返し、パリティチェックがＯＫになった３０ビットを１ワードとして検出し、ワードの先頭位置を算出する。

次に、航法メッセージ取得部１４は、区分されたワード単位のビットデータ列を、サブフレーム先頭に設定されている同期パターンに照合することで、サブフレームの先頭位置を算出する（Ｓ１０２）。これは、ＧＰＳでは、サブフレームのワードＷ１には予め設定された同期パターンが有ることを利用しており、航法メッセージ取得部１４は、検出した各ワードの対して当該同期パターンとの照合を行うことで、ワードＷ１を検出し、サブフレームの先頭位置を算出する。

次に、航法メッセージ取得部１４は、算出したサブフレーム先頭位置を有するワードＷ１の次のワードであるワードＷ２を読み出し、週内時刻データ（Ｚカウント）を取得する（Ｓ１０３）。この週内時刻データを読み出すことで、当該サブフレームがフレームにおけるサブフレームＳＦ１〜ＳＦ５のいずれであるかを同定する。これにより、各ワードが、いずれのサブフレームに属するものであるかを判断することもできる。

なお、航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ２が正確に復号できないビットデータと判断される等により週内時刻データが取得できない場合でも、カウンタによるカウント値により、サブフレームおよびワードを同定することができる。すなわち、航法メッセージ取得部１４には、カウンタが備えられており、一旦、週内時刻データを取得できると、当該取得タイミングを基準にしてカウントを開始する。ここで、各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ５の列びおよび各サブフレームのワードＷ１〜Ｗ１０の列びは不変であり、ＧＰＳ測位信号に重畳された航法メッセージのビット伝送率も一定である。したがって、週内時刻データが１回でも取得できれば、当該タイミングを基準として一定時間間隔でカウントしていけば、各サブフレームおよびワードを同定することができる。

次に、航法メッセージ取得部１４は、各ワードのビットデータ列を用いて、サブフレームデータを生成する（Ｓ１０４）。
図３はサブフレームデータ生成処理の詳細フローを示すフローチャートである。
航法メッセージ取得部１４は、上述のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ５およびワードＷ１〜Ｗ１０の同定により、１個のサブフレームを構成する連続するワードＷ３〜Ｗ１０を正確に復号して取得できると（Ｓ４０１：Ｙｅｓ）、これらワードＷ３〜Ｗ１０からなるビットデータ列とこれに対応する週内時刻データとを組として、測位演算部１５へ出力する（Ｓ４０６）。この際、航法メッセージ取得部１４は、週内時刻データがワードＷ２から取得できていなければ、上述のカウント値に基づいて週内時刻データを設定して出力する。

航法メッセージ取得部１４は、サブフレームを構成するワードＷ３〜Ｗ１０の全てが揃っていないと（Ｓ４０１：Ｎｏ）、正確に復号されたワードのビットデータのみを記憶する（Ｓ４０２）。この際、航法メッセージ取得部１４は、記憶対象のワードのビットデータと、当該記憶対象のワードの直前のワードにおける後端側の２ビットとを一組とする記憶ビット列Ｍとして記憶する。

航法メッセージ取得部１４は、このようなワード単位でのビットデータ列の取得処理を、サブフレームを構成するワードＷ３〜Ｗ１０の全てが揃うまで、複数のフレームに亘って繰り返し実行する（Ｓ４０３：Ｎｏ→Ｓ４０１）。

航法メッセージ取得部１４は、複数のフレームに亘ってワード単位のビットデータ列を取得した結果、サブフレームを構成するワードＷ３〜Ｗ１０の全てが揃っていると（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、これらワードＷ３〜Ｗ１０の位相関係を検出して、ワード間の位相を整合させる（Ｓ４０４）。これは、受信環境が悪くＣ／Ｎが低いような場合、追尾する受信信号（被相関処理信号）のレベルも低くなるため、追尾ループで位相をロックさせる際に、位相が反転してしまうことがあるからである。すなわち、直前までは「０，１」の関係となっていたビットが「１，０」の関係になってしまうことがある。このため、これらの位相を一致させる処理を行う必要がある。

具体的には、航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ３からＷ４，Ｗ５，...，Ｗ１０の順に位相を一致させる処理（位相整合処理）を行う。

まず、航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ３の位相については、当該ワードＷ３を含む記憶ビット列Ｍ３の最初の２ビットを取得し、これら２ビットがともに「０」、すなわち「０，０」のビット列ならば、当該ワードＷ３は非反転状態にあると判定する。一方、航法メッセージ取得部１４は、これら２ビットがともに「１」、すなわち「１，１」のビット列ならば、当該ワードＷ３は反転状態にあると判定する。これは、ＧＰＳの航法メッセージではワードＷ２の最後の２ビットが必ず「０，０」に設定されていることによる。航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ３が反転状態にあると判定すると、ワードＷ３を構成する全てのビットデータを反転処理、すなわち、ビットデータ「０」はビットデータ「１」へ、ビットデータ「１」はビットデータ「０」へ変換する。

次に、航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ４〜Ｗ１０のそれぞれについて、ワードＷｋ（ｋは４〜１０のいずれかの整数）を含む記憶ビット列Ｍｋの最初の２ビットを取得する。航法メッセージ取得部１４は、これら２ビットがともに直前のワードＷｋ−１の最後の２ビットとそれぞれ同相であれば、当該ワードＷｋは非反転状態にあると判定する。一方、航法メッセージ取得部１４は、これら２ビットがともに直前のワードＷｋ−１の最後の２ビットとそれぞれ逆相であれば、当該ワードＷｋは反転状態にあると判定する。航法メッセージ取得部１４は、ワードＷｋが反転状態にあると判定すると、ワードＷｋを構成する全てのビットデータを反転処理する。

航法メッセージ取得部１４は、各ワード間の位相整合処理を行った後、位相整合用となるビットデータ部分、すなわち対象のワードと一緒に記憶された直前のワードの後端のビットデータを破棄する。そして、航法メッセージ取得部１４は、サブフレームを構成するＷ３〜Ｗ１０を繋ぎ合わせ（Ｓ４０５）、当該サブフレームの週内時刻データとともに、測位演算部１５へ出力する（Ｓ４０６）。ここで、複数のフレームに亘るワードにより構成されるサブフレームが本発明の「補完サブフレーム」に相当する。

次に、このフサブフレームのデータの形成処理の具体的な例を、図４を参照して説明する。
図４は具体的な補完によるサブフレームのデータ形成の概念を示す図である。

図４に示すように、第Ｎ回のフレームＦＦでサブフレームＳＦ３のワードＷ３，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ８，Ｗ１０が正確に復号でき、ワードＷ４，Ｗ７，Ｗ９が復号できなかったとする。

この場合、航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ３とワードＷ２の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ３（ｎ）、ワードＷ５とワードＷ４の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ５（ｎ）、ワードＷ６とワードＷ５の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ６（ｎ）、ワードＷ８とワードＷ７の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ８（ｎ）、ワードＷ１０とワードＷ９の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ１０（ｎ）を記憶する。

次に、第Ｎ＋１回のフレームＦＦでサブフレームＳＦ３のワードＷ４，Ｗ５，Ｗ７，Ｗ９，Ｗ１０が正確に復号でき、ワードＷ３，Ｗ６，Ｗ８が復号できなかったとする。

この場合、航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ４とワードＷ３の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ４（ｎ＋１）、ワードＷ５とワードＷ４の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ５（ｎ＋１）、ワードＷ７とワードＷ６の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ７（ｎ＋１）、ワードＷ９とワードＷ８の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ９（ｎ＋１）、ワードＷ１０とワードＷ９の最後の２ビットとからなる記憶ビット列Ｍ１０（ｎ＋１）を記憶する。

この際、航法メッセージ取得部１４は、記憶ビット列Ｍ５（ｎ＋１）を記憶ビット列Ｍ５（ｎ）に上書き記憶し、記憶ビット列Ｍ１０（ｎ＋１）を記憶ビット列Ｍ１０（ｎ）に上書き記憶する。

航法メッセージ取得部１４は、第Ｎ回フレームと第Ｎ＋１回フレームとで、サブフレームＳＦ３のワードＷ３〜Ｗ１０の全てが揃っていると、ワードＷ３から順次、ワードＷ３〜Ｗ１０の位相整合処理を実行する。

ここで、図４に示すようにワードＷ７，Ｗ８が位相反転していたとすると、航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ７の位相を検出する際に、記憶ビット列Ｍ７（ｎ＋１）の最初の２ビットが、すでに位相検出を行ったワードＷ６の最後の２ビットと逆相であることを検出する。航法メッセージ取得部１４は、この逆相の検出に基づいてワードＷ７を含む記憶ビット列Ｍ７（ｎ＋１）の全てのビットデータに対して位相反転処理を実行し、再記憶する。

次に、航法メッセージ取得部１４は、ワードＷ８の位相を検出する際に、記憶ビット列Ｍ８（ｎ）の最初の２ビットが、すでに位相検出および位相反転処理を行ったワードＷ７の最後の２ビットと逆相であることを検出する。航法メッセージ取得部１４は、この逆相の検出に基づいてワードＷ８を含む記憶ビット列Ｍ８（ｎ）の全てのビットデータに対して位相反転処理を実行し、再記憶する。

航法メッセージ取得部１４は、このようにワードＷ３〜Ｗ１０の全ての位相関係が一致するように位相整合処理を実施した後、それぞれの記憶ビット列からワード部分のみを抽出し、順次繋ぎ合わせて、測位演算部１５へ出力する。

このような航法メッセージの取得方法を用いることで、従来のようにサブフレーム単位で全てのビットデータの出力、破棄を決定しなくても良く、航法メッセージのメッセージ形態を効果的に活用し、航法メッセージをより確実に効率良く取得することができる。特に、受信環境が悪い場合には、サブフレーム単位で全てのビットデータが取れる確率は非常に低く、全く航法メッセージが取得できない場合があるが、当該航法メッセージの取得方法を用いることで、受信環境が悪くても効率的に航法メッセージを取得することができる。

なお、上述の実施形態では、単一ワード毎に記憶する例を示したが、正確に復号できたワードが連続する場合（例えば、図４の第Ｎ回フレームのワードＷ５，Ｗ６）には、これら連続するワードを１つの記憶単位として記憶する用にしても良い。

また、上述の実施形態では、一回のフレームで正確に復号できたワードをそのまま利用する例を示したが、複数回に亘り正確に復号できたワードのみを利用するようにしてもよい。

また、上述の実施形態ではエフェメリスが一定の期間での処理を説明したが、エフェメリスが更新されるタイミングを跨ぐ場合には、更新されたタイミングまでに記憶されたワードを一括破棄して、再度ワードの取得を行う。これにより、異なるエフェメリスからなるワード同士を組み合わせた不適切なサブフレームが形成されることを防止できる。

また、上述の実施形態では、エフェメリスを取得するための方法を説明したが、この方法をアルマナックを取得するために利用することもできる。すなわち、２５フレームからなる航法メッセージのデータ群を複数回取得して、上述のエフェメリスのように補完フレームデータを形成してもよい。

また、上述の実施形態では、航法メッセージを含むサブフレームの作成方法を説明したが、航法メッセージを含まずとも、上述のようなワード構成、サブフレーム構成、フレーム構成を有する通信システムの通信信号であれば、上述のサブフレームの作成方法を適用することができる。

１１−測位信号受信アンテナ、１２−ＲＦ処理部、１３−復調部、１４−航法メッセージ取得部、１５−測位演算部

Claims (14)

1. 受信したＧＮＳＳ測位信号から航法メッセージを取得する航法メッセージ取得方法であって、
   サブフレームを構成する各ワードを取得する工程と、
   前記サブフレームにおいて前記航法メッセージを取得するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する工程と、
   前記補完サブフレームに基づいて前記航法メッセージを取得する工程と、を有し、
   前記補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、
   サブフレームの特定ワードに含まれる週内時刻データを取得する工程と、
   前記週内時刻データに基づいて、週内時刻データが得られない他のサブフレームを構成する各ワードがいずれのサブフレームに属するかを判断する工程と、
   を有する、航法メッセージ取得方法。
2. 受信したＧＮＳＳ測位信号から航法メッセージを取得する航法メッセージ取得方法であって、
   サブフレームを構成する各ワードを取得する工程と、
   前記サブフレームにおいて前記航法メッセージを取得するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する工程と、
   前記補完サブフレームに基づいて前記航法メッセージを取得する工程と、を有し、
   前記補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、
   前記補完サブフレームを構成する各ワードが同位相になるようにする工程を、有する航法メッセージ取得方法。
3. 請求項１に記載の航法メッセージ取得方法であって、
   前記補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、
   前記補完サブフレームを構成する各ワードが同位相になるようにする工程を、有する航法メッセージ取得方法。
4. 請求項２または請求項３に記載の航法メッセージ取得方法であって、
   ワードを構成するビットデータ列と直前のワードの最終ビットから所定数のビットデータ列とに基づいて、前記補完サブフレームを構成する各ワードが同位相となるようにする、航法メッセージ取得方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の航法メッセージ取得方法であって、
   サブフレームに含まれる固有のビットパターンからサブフレームの先頭位置を検出する工程と、
   前記先頭位置に基づいて、前記サブフレームにおける各ワードの位置を特定する工程と、をさらに有する航法メッセージ取得方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の航法メッセージ取得方法であって、
   前記航法メッセージはエフェメリスであり、
   該エフェメリスが更新された時、更新後に取得されたワードにより補完サブフレームを作成する、航法メッセージ取得方法。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の航法メッセージ取得方法であって、
   前記サブフレームは、所定数のワードにより構成され、
   前記ワードは、所定ビットのビットデータ列により構成されている、航法メッセージ取得方法。
8. サブフレームを構成する各ワードを取得する工程と、
   前記サブフレームを構成するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する工程と、を有し、
   前記補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、
   サブフレームの特定ワードに含まれる時刻データを取得する工程と、
   前記時刻データに基づいて、時刻データが得られない他のサブフレームを構成する各ワードがいずれのサブフレームに属するかを判断する工程と、
   を有する、サブフレーム作成方法。
9. サブフレームを構成する各ワードを取得する工程と、
   前記サブフレームを構成するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する工程と、を有し、
   前記補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、
   前記補完サブフレームを構成する各ワードが同位相になるようにする工程を、有するサブフレーム作成方法。
10. 受信したＧＮＳＳ測位信号から航法メッセージを取得する処理を実行するための航法メッセージ取得プログラムであって、
    サブフレームを構成する各ワードを取得する処理と、
    前記サブフレームにおいて前記航法メッセージを取得するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する処理と、
    前記補完サブフレームに基づいて前記航法メッセージを取得する処理と、を含み、
    前記補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する処理を実行する場合に、
    サブフレームの特定ワードに含まれる週内時刻データを取得する処理と、
    前記週内時刻データに基づいて、週内時刻データが得られない他のサブフレームを構成する各ワードがいずれのサブフレームに属するかを判断する処理と、
    を有する、航法メッセージ取得プログラム。
11. 受信したＧＮＳＳ測位信号から航法メッセージを取得する処理を実行するための航法メッセージ取得プログラムであって、
    サブフレームを構成する各ワードを取得する処理と、
    前記サブフレームにおいて前記航法メッセージを取得するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成する処理と、
    前記補完サブフレームに基づいて前記航法メッセージを取得する処理と、を含み、
    前記補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する処理を実行する場合に、
    前記補完サブフレームを構成する各ワードが同位相になるようにする処理を、有する航法メッセージ取得プログラム。
12. 受信したＧＮＳＳ測位信号から航法メッセージを取得するＧＮＳＳ受信装置であって、
    前記ＧＮＳＳ測位信号をビットデータに復調する復調部と、
    サブフレームを構成する各ワードを取得し、前記サブフレームにおいて前記航法メッセージを取得するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成し、該補完サブフレームに基づいて前記航法メッセージを取得する航法メッセージ取得部と、を備え、
    該航法メッセージ取得部は、前記補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する処理を実行する場合に、前記補完サブフレームを構成する各ワードが同位相になるようにする、ＧＮＳＳ受信装置。
13. 受信したＧＮＳＳ測位信号から航法メッセージを取得するＧＮＳＳ受信装置であって、
    前記ＧＮＳＳ測位信号をビットデータに復調する復調部と、
    サブフレームを構成する各ワードを取得し、前記サブフレームにおいて前記航法メッセージを取得するのに必要なワードが少なくとも一つ取得できないときに、該取得できないワードを異なるタイミングに取得されたサブフレームのワードにより補完することで、補完サブフレームを作成し、該補完サブフレームに基づいて前記航法メッセージを取得する航法メッセージ取得部と、を備え、
    該航法メッセージ取得部は、
    前記補完サブフレームを複数のサブフレームのワードから作成する場合に、サブフレームの特定ワードに含まれる週内時刻データを取得して、該週内時刻データに基づいて、週内時刻データが得られない他のサブフレームを構成する各ワードがいずれのサブフレームに属するかを判断する、ＧＮＳＳ受信装置。
14. 自装置位置を利用するアプリケーションを実行する移動端末であって、
    請求項１２または請求項１３に記載のＧＮＳＳ受信装置を備え、
    前記航法メッセージ取得部から得られた航法メッセージと、前記ＧＮＳＳ測位信号の追尾結果とから、自装置位置を測位する測位演算部を、備えた移動端末。

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