WO2013125344A1 - 測位信号検出方法、測位信号検出プログラム、測位信号受信装置、測位装置および情報機器端末 - Google Patents

測位信号検出方法、測位信号検出プログラム、測位信号受信装置、測位装置および情報機器端末 Download PDF

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positioning
signal
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克久 山階
宏幸 中尾
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古野電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a positioning signal detection method for detecting that a target positioning signal has been received.
  • GNSS Global Navigation Satellite Systems
  • GPS Global Positioning System
  • GNSS has several positioning satellites. Each positioning satellite uses a carrier wave signal having the same frequency. A unique code is set for each positioning satellite. Each positioning satellite generates and transmits a positioning signal by code-modulating the carrier signal with a unique code.
  • the GNSS signal receiver knows the codes of each positioning satellite in advance, and identifies each positioning signal by correlating the replica code of each code generated in its own device with the received positioning signal. Use.
  • the transmission time is calculated for each carrier signal by utilizing the fact that GPS uses a plurality of carrier signals (L1 wave, L2 wave) having different frequencies. ing.
  • the transmission times for each carrier signal are substantially the same, they are determined to be transmitted from the same positioning satellite. Thereby, it is detected whether or not the positioning satellite that is the transmission source of the positioning signal is the target positioning satellite, in other words, whether or not the received positioning signal is the target positioning signal.
  • an object of the present invention is to provide a positioning signal detection method capable of more accurately determining whether or not a received positioning signal is a target positioning signal.
  • the positioning signal detection method of the present invention has the following features.
  • the positioning signal detection method includes a replica code setting step, a code correlation processing step, and a determination step.
  • the replica code setting step a first replica code equal to the unique code of the first positioning signal transmitted from the target positioning satellite and a second replica code equal to the unique code of the second positioning signal transmitted from the target positioning satellite. And set.
  • the code correlation processing step the first positioning signal received from the single positioning satellite and the first replica code set in the replica code setting step are subjected to code correlation processing, and the second positioning signal received from the single positioning satellite.
  • the second replica code set in the replica code setting step are subjected to code correlation processing.
  • the received first positioning signal and second positioning signal are converted into the target positioning. It is determined whether or not the first positioning signal and the second positioning signal are transmitted from the satellite.
  • the code correlation results of the first positioning signal and the second positioning signal are transmitted from the target single positioning satellite. Since it is determined whether or not the signals are the first positioning signal and the second positioning signal, if at least the code correlation processing result is calculated, the determination result can be obtained accurately without being affected by the difference in the carrier frequency.
  • the first pseudo distance is calculated from the code correlation result of the first replica code
  • the second pseudo distance is calculated from the code correlation result of the second replica code.
  • the determination step when it is detected that the difference between the first pseudo distance and the second pseudo distance is equal to or smaller than a predetermined threshold, the first positioning signal and the second positioning signal correlated with each replica code are obtained from the target positioning satellite. It determines with it being the transmitted 1st positioning signal and 2nd positioning signal.
  • This method shows a case where a pseudo distance is used as an example of the degree of similarity. Since the pseudo distance can be used for positioning, the target positioning signal can be determined without separately calculating a parameter used only for determining the target positioning signal.
  • the positioning signal detection method of the present invention performs carrier correlation processing on the received first positioning signal and the first carrier signal generated for the first positioning signal, and also receives the received second positioning signal and the second positioning signal.
  • the determination step based on the degree of similarity between the carrier correlation result for the first positioning signal and the carrier correlation result for the second positioning signal obtained by carrier correlation processing, the received first positioning signal and second positioning signal are It is determined whether the first positioning signal and the second positioning signal are transmitted from the positioning satellite.
  • the first Doppler frequency is calculated from the carrier correlation result for the first positioning signal
  • the second Doppler frequency is calculated from the carrier correlation result for the second positioning signal.
  • the determination step when it is detected that the difference between the first Doppler frequency and the second Doppler frequency is equal to or less than a predetermined threshold for the Doppler frequency, the first positioning signal and the second positioning signal that are correlated with each replica code are It is determined that the first positioning signal and the second positioning signal are transmitted from the positioning satellite.
  • This method shows a case where the Doppler frequency is used as the similarity when the carrier correlation result is used. Since the Doppler frequency can be used for positioning, the first positioning signal and the second positioning signal transmitted from the target positioning satellite are determined without separately calculating parameters used only for determining the target positioning signal. be able to.
  • the present invention relates to a positioning signal detection method for detecting a plurality of positioning signals transmitted from a target single positioning satellite (target positioning satellite), and has the following characteristics.
  • the positioning signal detection method of the present invention includes a replica code setting step, a code correlation processing step, and a determination step.
  • the replica code setting step setting is made so that a plurality of replica codes each having the same code as each unique code for modulating a plurality of positioning signals transmitted from a target single positioning satellite are generated in synchronization.
  • the code correlation processing step a plurality of positioning signals and a plurality of replica codes are subjected to code correlation processing.
  • the determination step it is determined whether the positioning signal is a positioning signal from the target positioning satellite based on the similarity of the code correlation result for each replica code obtained by the code correlation processing.
  • multiple positioning signals with different codes transmitted from the target positioning satellite are used to determine whether the target positioning signal is the target positioning signal from the respective code correlation results, so at least the code correlation processing result is also calculated. Then, the determination result can be obtained accurately without being affected by the difference in the carrier frequency.
  • the first positioning signal and the second side signal have the same carrier frequency.
  • This method shows a specific example of carrier frequencies of the first positioning signal and the second positioning signal.
  • the target positioning satellite is a quasi-zenith satellite. This method shows a case where a quasi-zenith satellite is set as the target positioning satellite.
  • the present invention it is possible to determine with high accuracy whether or not the received positioning signal is the target positioning signal.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a positioning system including a positioning signal receiving device 10 according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the main function parts of the positioning signal receiver 10 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the main function parts of the signal processing part 30 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a flowchart which shows the processing flow of the detection method of the target positioning signal performed with the calculating part 33 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the main function parts of signal processing part 30 'which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the main structures of the information equipment terminal 100 provided with the positioning signal receiver 10 which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a positioning system 1 including a positioning signal receiving device 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the positioning system including the positioning signal receiver shown in the present embodiment can be applied to each GNSS system, but hereinafter, GPS will be described as an example.
  • Positioning satellites SAT1, SAT2 move along a circular orbit away from the earth by a predetermined distance.
  • the positioning satellite SATt is a so-called quasi-zenith satellite, and moves along a predetermined orbit away from the earth by a predetermined distance.
  • This positioning satellite SATt corresponds to the positioning satellite for the purpose of the present invention.
  • the quasi-zenith satellite has been described as an example of the target positioning satellite. Form configuration and processing can be applied.
  • the positioning satellite SAT1 transmits a positioning signal S1 (CODE 1 ).
  • the positioning satellite SAT2 transmits a positioning signal S2 (CODE 2 ).
  • the positioning signals S1 (CODE 1 ) and S2 (CODE 2 ) have the same carrier frequency.
  • the positioning signal S1 (CODE 1 ) is code-modulated with a code CODE 1 unique to the positioning satellite SAT1
  • the positioning signal S2 (CODE 2 ) is code-modulated with a code CODE 2 unique to the positioning satellite SAT2.
  • GPS navigation messages including ephemeris and almanac are superimposed on the positioning signals S1 (CODE 1 ) and S2 (CODE 2 ).
  • the positioning signals S1 (CODE 1 ) and S2 (CODE 2 ) are so-called L1-C / A signals.
  • the positioning satellite SATt transmits a positioning signal St A (CODE A ) and a positioning signal St B (CODE B ).
  • the positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) have the same carrier frequency as the positioning signals S 1 (CODE 1 ) and S 2 (CODE 2 ).
  • the positioning signal St A (CODE A ) is code-modulated with a first code CODE A specific to the positioning satellite SATt
  • the positioning signal St B (CODE B ) is encoded with a second code CODE B specific to the positioning satellite SATt. It is modulated.
  • the first code CODE A and the second code CODE B are different codes.
  • a navigation message for GPS including ephemeris and almanac is superimposed on the positioning signal St A (CODE A ), similarly to the positioning signals S 1 (CODE 1 ) and S 2 (CODE 2 ).
  • the positioning signal St A (CODE A ) is also a so-called L1-C / A signal, which is also called a GPS complementary signal.
  • the positioning signal St B (CODE B ) is superimposed with GPS complementary information.
  • the positioning signal St B (CODE B ) is a so-called L1-SAIF signal and is also called a GPS reinforcement signal.
  • the L1-SBAS signal corresponds to St B (CODE B ).
  • the L1-C signal corresponds to the positioning signal St B (CODE B ).
  • the positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) are transmitted in synchronization from the positioning satellite SATt.
  • the positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) from the positioning satellite SATt, the positioning signal S1 (CODE 1 ) from the positioning satellite SAT1, and the positioning signal S2 (CODE from the positioning satellite SAT2). 2 ) is the same carrier frequency. Strictly speaking, this is because the positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) from the positioning satellite SATt, the positioning signal S1 (CODE 1 ) from the positioning satellite SAT1, and the positioning satellite SAT2 are used. This means that the transmission frequency of the signal S2 (CODE 2 ) is the same.
  • the Doppler frequency affects each positioning signal. Therefore, the positioning signals St A (CODE A ), St B (CODE B ) from the positioning satellite SATt, the positioning signal S1 (CODE 1 ) from the positioning satellite SAT1, and the positioning signal S2 (CODE 2 ) from the positioning satellite SAT2. And the frequency received by the positioning signal receiving apparatus 10, that is, the received frequencies are different. However, since the positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) are transmitted from the same positioning satellite SATt, the reception frequency becomes the same frequency.
  • An antenna 11 is connected to the positioning signal receiver 10.
  • the antenna 11 receives the positioning signals S1 (CODE 1 ), S2 (CODE 2 ), St A (CODE A ), and St B (CODE B ) and outputs them to the positioning signal receiver 10.
  • S1 CODE 1
  • S2 CODE 2
  • St A CODE A
  • St B CODE B
  • a positioning signal is received from the positioning satellites SAT1, SAT2 and the positioning satellite SATt
  • the number of reception is not limited to this.
  • the positioning signal receiving device 10 performs positioning, it is preferable to receive positioning signals from four or more positioning satellites including the positioning satellite SATt.
  • FIG. 2 is a block diagram showing main functional parts of the positioning signal receiving apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving apparatus 10 includes an RF processing unit 20 and a signal processing unit 30.
  • the RF processing unit 20 performs predetermined amplification processing on the positioning signals S1 (CODE 1 ), S2 (CODE 2 ), St A (CODE A ), and St B (CODE B ) received by the antenna 11, and performs intermediate processing. Downconvert to frequency.
  • the RF processing unit 20 outputs the down-converted positioning signals S 1 (CODE 1 ), S 2 (CODE 2 ), St A (CODE A ), St B (CODE B ) to the signal processing unit 30.
  • FIG. 3 is a block diagram showing main functional units of the signal processing unit 30 according to the first embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving apparatus 10 performs signal processing corresponding to the number of positioning satellites for capturing / tracking. Department is provided.
  • the signal processing unit 30 includes a baseband conversion unit 31, code correlation units 32A and 32B, a calculation unit 33, code NCOs 34A and 34B, and a carrier NCO 35.
  • the calculation unit 33 has the functions of the “replica code setting unit” and the “determination unit” of the present invention.
  • the positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) output from the RF processing unit 20 are input to the baseband conversion unit 31.
  • the baseband conversion unit 31 generates a local frequency signal (carrier signal) based on the carrier frequency information output from the carrier NCO 35.
  • the baseband conversion unit 31 multiplies the positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) by the local frequency signal, so that the positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) are based. Convert to band signal.
  • the positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) converted into baseband signals are input to the code correlation units 32A and 32B.
  • the carrier correlation unit 35 outputs the carrier frequency information of the local frequency signal for baseband conversion to the baseband conversion unit 31 based on the frequency shift information given from the calculation unit 33.
  • the positioning signal St A (CODE A ) is input to the code correlation unit 32A.
  • Code phase information from the code NCO 34A is input to the code correlation unit 32A.
  • the code correlation unit 32A generates a replica code signal (first replica code signal) based on the code phase information, and performs code correlation processing on the baseband signal input from the baseband conversion unit 31 and the first replica code signal. .
  • the first replica code signal includes an I-phase prompt replica code signal R PIA , an I-phase early replica code signal R EIA , an I-phase late replica code signal R LIA , a Q-phase prompt replica code signal R PQA , Q A phase early replica code signal R EQA and a Q phase late replica code signal R LQA are included .
  • the I-phase prompt replica code signal RPIA is a replica code signal set so that the phase of the positioning signal St A (CODE A ) matches the phase of the positioning signal St A (CODE A ) based on the immediately preceding code correlation result.
  • the I-phase early replica code signal R EIA is a replica code signal whose phase is advanced by a predetermined code phase with respect to the I-phase prompt replica code signal RPIA .
  • the I-phase late replica code signal R LIA is a replica code signal whose phase is advanced by a predetermined code phase with respect to the I-phase prompt replica code signal RPIA .
  • Q-phase prompt replica code signals R PQA is obtained by inverting the phase of the I-phase prompt replica code signals R PIA.
  • the Q-phase early replica code signal R EQA is obtained by inverting the phase of the I-phase early replica code signal R EIA .
  • the Q-phase late replica code signal R LQA is obtained by inverting the phase of the I-phase late replica code signal R LIA .
  • the code correlation unit 32A correlates (multiplies) the positioning signal St A (CODE A ) and the I-phase prompt replica code signal R PIA and outputs the I-phase prompt correlation value P IA to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32A correlates (multiplies) the positioning signal St A (CODE A ) and the Q-phase prompt replica code signal R PQA and outputs the Q-phase prompt correlation value P QA to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32A performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St A (CODE A ) and the I-phase early replica code signal R EIA and outputs the I-phase early correlation value E IA to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32A performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St A (CODE A ) and the Q-phase early replica code signal R EQA and outputs the I-phase early correlation value E IA to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32A performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St A (CODE A ) and the I-phase late replica code signal R LIA and outputs the I-phase late correlation value L IA to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32A performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St A (CODE A ) and the Q-phase late replica code signal R LQA and outputs the Q-phase late correlation value L QA to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32B performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St B (CODE B ) and the I-phase prompt replica code signal R PIB and outputs the I-phase prompt correlation value P IB to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32B performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St B (CODE B ) and the Q-phase prompt replica code signal R PQB, and outputs the Q-phase prompt correlation value P QB to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32B performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St B (CODE B ) and the I-phase early replica code signal R EIB and outputs the I-phase early correlation value E IB to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32A performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St B (CODE B ) and the Q-phase early replica code signal R EQB and outputs the Q-phase early correlation value E QB to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32B performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St B (CODE B ) and the I-phase late replica code signal R LIB and outputs the I-phase late correlation value L IB to the calculation unit 33.
  • the code correlation unit 32B performs correlation processing (multiplication) on the positioning signal St B (CODE B ) and the Q-phase late replica code signal R LQB and outputs the Q-phase late correlation value L QB to the calculation unit 33.
  • the computing unit 33 calculates the first code phase difference using the I-phase early correlation value EIA and the Q-phase early correlation value EQA , the I-phase late correlation value LIA, and the Q-phase late correlation value LQA. .
  • the computing unit 33 calculates the first code shift amount from the first code phase difference and outputs it to the code NCO 34A.
  • the first code shift amount is, for example, based on the shift amount of the code phase of the I-phase prompt replica code signal R PIA with respect to the positioning signal St A (CODE A ) detected by the current code correlation process. It is set in the matching direction.
  • the code NCO 34A determines code phase information from the given first code shift amount and outputs the code phase information to the code correlation unit 32A.
  • a code tracking loop for the positioning signal St A (CODE A ) is configured.
  • the computing unit 33 calculates the second code phase difference using the I-phase early correlation value E IB and the Q-phase early correlation value E QB, and the I-phase late correlation value L IB and the Q-phase late correlation value L QB. .
  • the computing unit 33 calculates the second code shift amount from the second code phase difference and outputs it to the code NCO 34B.
  • the second code shift amount is, for example, based on the deviation amount of the code phase of the I-phase prompt replica code signal R PIB with respect to the positioning signal St B (CODE B ) detected by the current code correlation process. It is set in the matching direction.
  • the code NCO 34B determines code phase information from the given second code shift amount and outputs the code phase information to the code correlation unit 32B.
  • a code tracking loop for the positioning signal St B (CODE B ) is configured.
  • the computing unit 33 calculates a carrier phase difference from the I-phase prompt correlation value PIA and the Q-phase prompt correlation value PQA .
  • the computing unit 33 calculates the frequency shift amount from the carrier phase difference and outputs it to the carrier NCO 35.
  • the frequency shift amount is, for example, based on the amount of deviation of the carrier phase of the I-phase prompt replica code signal R PIB with respect to the positioning signal St A (CODE A ) detected by the current code correlation process, and these carrier phases match. Set by direction.
  • the carrier NCO 35 determines carrier frequency information from the given frequency shift amount and outputs the carrier frequency information to the baseband conversion unit 31.
  • a carrier tracking loop for positioning signals St A (CODE A ) and St B (CODE B ) is configured.
  • the carrier phase difference is calculated from the I-phase prompt correlation value PIA and the Q-phase prompt correlation value PQA obtained based on the positioning signal St A (CODE A ).
  • the carrier phase difference may be calculated from the I-phase prompt correlation value P IB and the Q-phase prompt correlation value P QB obtained based on the signal St B (CODE B ).
  • the calculation unit 33 functions as a part of the carrier tracking loop and the code tracking loop, and uses the first code phase difference and the second code phase difference to determine a positioning signal from the target positioning satellite SATt. It is determined whether St A (CODE A ) and St B (CODE B ) are correctly received.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow of a target positioning signal detection method executed by the calculation unit 33.
  • the arithmetic unit 33 performs the code tracking process as described above, and performs the above-described first code phase difference with respect to the positioning signal St A (CODE A ) from the target positioning satellite SATt and the positioning from the target positioning satellite SATt.
  • the above-described second code phase difference with respect to the signal St B (CODE B ) is acquired (S101).
  • the calculation unit 33 calculates the first pseudo distance ⁇ 1 from the first code phase difference.
  • the computing unit 33 calculates the second pseudo distance ⁇ 2 from the second code phase difference (S102).
  • the computing unit 33 calculates the absolute value of the pseudo distance difference which is the difference value between the first pseudo distance ⁇ 1 and the second pseudo distance ⁇ 2.
  • the calculator 33 compares the absolute value of the pseudo distance difference with a preset threshold value THc.
  • the threshold value THc is set to approximately “0”. This is basically because when a positioning signal of the same frequency transmitted simultaneously from a single positioning satellite is received by the positioning signal receiving device 10, no ionospheric delay difference and tropospheric delay difference occur between the positioning signals. Is based on the fact that the pseudoranges for each positioning signal match. Note that the threshold value THc can be appropriately adjusted in consideration of an error or the like of the positioning signal receiving device itself.
  • the arithmetic unit 33 determines that the positioning signal during code tracking is a positioning signal St A (CODE A ), St B (CODE) from the target positioning satellite SATt. B )) (S104).
  • the arithmetic unit 33 determines that the positioning signal being code-tracked by the code correlation units 32A and 32B of the signal processing unit 10 is determined from the target positioning satellite SATt. It is determined that the signals are not St A (CODE A ) and St B (CODE B ). That is, the arithmetic unit 33 determines that cross correlation has occurred (S105). If it is determined that cross-correlation has occurred, the calculation unit 33 discards the current code tracking result and redoes code acquisition / tracking using the first replica code signal and the second replica code signal.
  • the calculation unit 33 determines the positioning signal St A (CODE).
  • the navigation message is demodulated from A ), and the position information by the ephemeris and the position information by the almanac are acquired.
  • the arithmetic unit 33 compares the position information obtained from the demodulated ephemeris and the position information of the positioning satellite SATt obtained from the almanac, and if they substantially match, the positioning signal being code-tracked by the first replica code signal is determined. It may be determined as the signal St A (CODE A ).
  • a method for detecting a positioning signal from the target positioning satellite described above is realized with a configuration using functional blocks.
  • the method may be programmed and stored in a memory, and the program may be processed by the CPU to execute a method for detecting a positioning signal from a target positioning satellite.
  • FIG. 5 is a block diagram showing main functional units of a signal processing unit 30 ′ according to the second embodiment of the present invention.
  • the positioning signal receiving device of this embodiment is different from the signal processing unit 30 shown in the first embodiment in the configuration of the signal processing unit 30 ′, and the other configurations are the same. Therefore, the configuration of the signal processing unit 30 ′ will be specifically described.
  • the signal processing unit 30 ′ generally includes a baseband conversion unit, a code correlation unit, a code NCO, and a carrier NCO for each positioning satellite to be acquired and tracked.
  • a baseband conversion unit 31A, a code correlation unit 32A, a code NCO 34A, and a carrier NCO 35A and a set of a baseband conversion unit 31B, a code correlation unit 32B, a code NCO 34B, and a carrier NCO 35B are provided.
  • the functions of the baseband conversion units 31A and 31B are basically the same as those of the baseband conversion unit 31 shown in the first embodiment.
  • the functions of the carriers NCO 35A and 35B are basically the same as those of the carrier correlation unit 35 shown in the first embodiment.
  • the code correlation units 32A and 32B and the codes NCO 34A and 34B are the same as those in the first embodiment.
  • a set of the baseband conversion unit 31A, the code correlation unit 32A, the code NCO 34A, and the carrier NCO 35A is used for the positioning signal St A (CODE A ).
  • the baseband converter 31A and the carrier NCO 35A perform carrier correlation processing on the positioning signal St A (CODE A ) and the first carrier signal that is a local frequency signal for the positioning signal St A (CODE A ).
  • a set of the baseband conversion unit 31B, the code correlation unit 32B, the code NCO 34B, and the carrier NCO 35B is used for the positioning signal St B (CODE B ).
  • the baseband converter 31B and the carrier NCO 35B perform carrier correlation processing on the positioning signal St B (CODE B ) and the second carrier signal that is a local frequency signal for the positioning signal St B (CODE AB ).
  • the computing unit 33 ′ calculates the first carrier phase difference (carrier phase difference using the first carrier signal) for the positioning signal St A (CODE A ) from the I phase prompt correlation value P IA and the Q phase prompt correlation value P QA. Is calculated.
  • the computing unit 33 ′ calculates the frequency shift amount from the first carrier phase difference for the positioning signal St A (CODE A ), and outputs it to the carrier NCO 35A.
  • the carrier NCO 35A determines carrier frequency information for the positioning signal St A (CODE A ) from this frequency shift amount, and outputs it to the baseband conversion unit 31A.
  • the computing unit 33 ′ calculates the second carrier phase difference for the positioning signal St B (CODE B ) from the I phase prompt correlation value P IB and the Q phase prompt correlation value P QB (carrier phase difference using the second carrier signal). Is calculated.
  • the computing unit 33 ′ calculates the frequency shift amount from the second carrier phase difference for the positioning signal St B (CODE B ), and outputs it to the carrier NCO 35B.
  • the carrier NCO 35B determines carrier frequency information for the positioning signal St B (CODE B ) from this frequency shift amount, and outputs the carrier frequency information to the baseband conversion unit 31B.
  • the carrier tracking loop and the code tracking loop can be configured individually for each positioning signal.
  • the calculation unit 33 ′ calculates the first pseudo distance ⁇ 1 from the first code phase difference output from the code correlation unit 33A.
  • the calculation unit 33 ′ calculates the second pseudo distance ⁇ 2 from the second code phase difference output from the code correlation unit 33B.
  • Calculating unit 33 ' calculates the first Doppler frequency ⁇ 1 from the first carrier phase difference due to the I-phase prompt correlation value P IA and Q-phase prompt correlation value P QA. Calculating unit 33 'calculates the second Doppler frequency ⁇ 2 from the second carrier phase difference due to the I-phase prompt correlation value P IB and Q-phase prompt correlation value P QB.
  • the computing unit 33 ′ calculates the absolute value of the pseudo distance difference value, which is the difference value between the first pseudo distance ⁇ 1 and the second pseudo distance ⁇ 2.
  • the calculation unit 33 ′ calculates an absolute value of a Doppler frequency difference value that is a difference value between the first Doppler frequency ⁇ 1 and the second Doppler frequency ⁇ 2.
  • the Doppler frequency difference value is also substantially “0” for the same reason as the pseudo distance difference value described above. Therefore, similarly to the absolute value of the pseudorange difference value, a threshold value for detecting a target positioning signal can be set. That is, if the absolute value of the Doppler frequency difference value is less than or equal to the threshold value, it is determined that the target positioning signal is received, and if the absolute value of the Doppler frequency difference value is greater than the threshold value, it is determined that cross-correlation has occurred. be able to.
  • the calculation unit 33 ′ performs reception determination of the target positioning signal based on the absolute value of the pseudo distance difference value as described above, and also performs reception determination of the target positioning signal based on the absolute value of the Doppler frequency difference value.
  • the calculation unit 33 ′ uses these determination results to determine whether the target positioning signal has been received or whether cross-correlation has occurred. In this case, whether to give priority to the determination result based on the absolute value of the pseudorange difference value or whether to prioritize the determination result based on the absolute value of the Doppler frequency difference value can be appropriately set.
  • the positioning signal from the target single positioning satellite is received based on the absolute value of the pseudorange difference value, and the absolute value of the Doppler frequency difference value is also used to determine whether the target single positioning satellite has received the positioning signal. Only when it is determined that a positioning signal has been received, it may be determined that a positioning signal from a single target positioning satellite has been received. In this case, a more accurate determination result can be obtained.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a main configuration of the information equipment terminal 100 including the positioning signal receiving apparatus 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the positioning device 110 includes the positioning signal receiving device 10 and the positioning calculation unit 40 described above.
  • the antenna 11 and the positioning signal receiving device 10 have the above-described configuration.
  • the positioning signal receiving device 10 determines whether or not the target positioning signal has been received as described above, and determines that the pseudo distance, navigation message, and Doppler frequency obtained from the target positioning signal are determined when it has been received. It outputs to the positioning calculation part 40.
  • the positioning calculation unit 40 performs positioning of the information device terminal 100 by a known method using the pseudo distance, the navigation message, and the Doppler frequency from the positioning signal receiving device 10. Since the positioning signal receiving apparatus 10 has the above-described configuration, the positioning result is not affected by the cross correlation. Therefore, the positioning calculation unit 40 can calculate a highly accurate positioning calculation result.
  • the application processing unit 120 displays the own device position and the own device speed based on the positioning result output from the positioning device 110, and executes processing for use in navigation and the like.
  • the code phase difference or the carrier phase difference may be directly used to determine whether or not the positioning signal from the target single positioning satellite has been received.

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Abstract

【課題】受信した測位信号が目的の測位信号であるかどうかを正確に判定する。 【解決手段】測位信号St(CODE)の第1レプリカコード信号による第1コード位相差と、測位信号St(CODE)の第2レプリカコード信号による第2コード位相差とを取得する(S101)。第1コード位相差から第1擬似距離ρ1を算出し、第2コード位相差から第2擬似距離ρ2を算出する(S102)。第1擬似距離ρ1と第2擬似距離ρ2との差分値である擬似距離差の絶対値を算出する。擬似距離差の絶対値が閾値THc以下であれば(S103:YES)、コード追尾中の測位信号が目的の測位衛星SATtから測位信号St(CODE),St(CODE)であると判定する(S104)。擬似距離差の絶対値が閾値THcよりも大きければ(S103:NO)、クロスコリレーションが発生したと判定する(S105)。 

Description

測位信号検出方法、測位信号検出プログラム、測位信号受信装置、測位装置および情報機器端末
 本発明は、目的の測位信号を受信したこと検出する測位信号検出方法に関する。
 現在、GPS(Global Positioning System)等の各種GNSS(Global Navigation Satellite Systems)が運用されている。
 GNSSには、複数の測位衛星が用意されている。各測位衛星は、同じ周波数からなる搬送波信号を用いる。各測位衛星には、固有のコードが設定されている。各測位衛星は、搬送波信号を固有のコードでコード変調することで測位信号を生成し、送信する。
 GNSS信号受信装置は、各測位衛星のコードを予め知っており、自装置で発生する各コードのレプリカコードと、受信した測位信号とを相関処理することで、各測位信号を識別し、測位に利用する。
 このようなGNSSでは、受信した測位信号の送信元の測位衛星と、他の測位衛星とを間違えて識別してしまうクロスコリレーションという問題がある。クロスコリレーションが発生すると、測位精度が低下する等の問題が生じてしまう。
 このため、特許文献1の衛星信号判定装置では、GPSが異なる周波数からなる複数の搬送波信号(L1波、L2波)を用いていることを利用して、搬送波信号の毎に送信時刻を算出している。特許文献1の衛星信号判定装置では、搬送波信号毎の送信時刻が略同じであれば、これらは同じ測位衛星から送信されたものと判定する。これにより、測位信号の送信元となる測位衛星が目的とする測位衛星であるかどうか、言い換えれば、受信した測位信号が目的とする測位信号であるかどうかを検出している。
特開2008-76319号公報
 しかしながら、特許文献1の方法では、異なる周波数からなる複数の搬送波信号を用いなければならない。また、複数の搬送波信号の周波数が異なることから、電離層遅延や対流圏遅延が異なり、送信時刻が一致するかどうかを高精度に判定することが難しかった。これにより、クロスコリレーションであるかどうか、すなわち受信した測位信号が目的の測位信号であるかどうかを高精度に判定することが難しかった。
 したがって、本発明の目的は、受信した測位信号が目的の測位信号であるかどうかをより正確に判定できる測位信号検出方法を提供することにある。
 この発明の測位信号検出方法は、次の特徴を有する。測位信号検出方法は、レプリカコード設定工程、コード相関処理工程、判定工程を有する。レプリカコード設定工程では、目的の測位衛星から送信される第1測位信号の固有コードに等しい第1レプリカコードと、目的の測位衛星から送信される第2測位信号の固有コードに等しい第2レプリカコードとを設定する。コード相関処理工程では、単一の測位衛星から受信した第1測位信号とレプリカコード設定工程で設定した第1レプリカコードとをコード相関処理するとともに、単一の測位衛星から受信した第2測位信号とレプリカコード設定工程で設定した第2レプリカコードとをコード相関処理する。判定工程では、コード相関処理で得られる第1レプリカコードのコード相関結果と第2レプリカコードのコード相関結果の類似度合に基づいて、受信した第1測位信号と第2測位信号が、目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であるかどうかを判定する。
 この方法では、コードが異なる第1測位信号と第2測位信号を受信した場合に、第1測位信号と第2測位信号とのそれぞれコード相関結果から、目的の単一の測位衛星から送信された第1測位信号および第2測位信号であるかどうかを判定しているので、少なくともコード相関処理結果さえ算出すれば、搬送波周波数の違いによる影響を受けず、判定結果を正確に得られる。
 また、この発明の測位信号検出方法の判定工程では、第1レプリカコードのコード相関結果から第1擬似距離を算出し、第2レプリカコードのコード相関結果から第2擬似距離を算出する。判定工程では、第1擬似距離と第2擬似距離との差が所定閾値以下であることを検出すると、各レプリカコードと相関処理した第1測位信号と第2測位信号とが目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であると判定する。
 この方法では、類似度合の一例として擬似距離を用いる場合を示している。擬似距離は測位を行うために利用できるので、目的の測位信号の判定のみに用いるパラメータを別途算出することなく、目的の測位信号の判定を行うことができる。
 また、この発明の測位信号検出方法は、受信した第1測位信号と第1測位信号に対して生成された第1キャリア信号とをキャリア相関処理するとともに、受信した第2測位信号と第2測位信号に対して生成された第2キャリア信号とをキャリア相関処理するキャリア相関処理工程を有する。判定工程では、キャリア相関処理で得られる第1測位信号に対するキャリア相関結果と第2測位信号に対するキャリア相関結果との類似度合に基づいて、受信した第1測位信号と第2測位信号が、目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であるかどうかを判定する。
 この方法では、コード相関結果のみでなくキャリア相関結果も用いることができるので、目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号をより高精度に判定することができる。
 また、この発明の測位信号検出方法の判定工程では、第1測位信号に対するキャリア相関結果から第1ドップラ周波数を算出し、第2測位信号に対するキャリア相関結果から第2ドップラ周波数を算出する。判定工程では、第1ドップラ周波数と第2ドップラ周波数との差がドップラ周波数用の所定閾値以下であることを検出すると、各レプリカコードと相関処理した第1測位信号と第2測位信号が、目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であると判定する。
 この方法では、キャリア相関結果を用いた場合の類似度合としてドップラ周波数を用いる場合を示している。ドップラ周波数は測位を行うために利用できるので、目的の測位信号の判定のみに用いるパラメータを別途算出することなく、目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号の判定を行うことができる。
 この発明は、目的とする単一の測位衛星(目的の測位衛星)から送信される複数の測位信号を検出する測位信号検出方法に関するものであって、次の特徴を有する。この発明の測位信号検出方法は、レプリカコード設定工程、コード相関処理工程、および判定工程を有する。レプリカコード設定工程では、目的とする単一の測位衛星から送信される複数の測位信号を変調する各固有コードとそれぞれ同じコードからなる複数のレプリカコードを同期して生成するように設定する。コード相関処理工程では、複数の測位信号と複数のレプリカコードとをコード相関処理する。判定工程では、コード相関処理で得られるレプリカコード毎のコード相関結果の類似度合に基づいて、測位信号が目的の測位衛星からの測位信号であるかどうかを判定する。
 この方法では、目的の測位衛星から送信されるコードが異なる複数の測位信号を用いて、それぞれのコード相関結果から目的の測位信号であるかを判定しているので、少なくともコード相関処理結果さえ算出すれば、搬送波周波数の違いによる影響を受けず、判定結果を正確に得られる。
 また、この発明の測位信号検出方法では、第1測位信号と第2側信号とのキャリア周波数が同じである。この方法では、第1測位信号と第2測位信号の搬送波周波数の具体例を示している。
 また、この発明の測位信号検出方法では、目的の測位衛星は準天頂衛星である。この方法では、目的の測位衛星として準天頂衛星を設定している場合を示している。
 この発明によれば、受信した測位信号が目的の測位信号であるかどうかを高精度に判定できる。
本発明の第1の実施形態に係る測位信号受信装置10を含む測位システムの概略構成図である。 本発明の第1の実施形態に係る測位信号受信装置10の主要機能部を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る信号処理部30の主要機能部を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る演算部33で実行する目的の測位信号の検出方法の処理フローを示すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係る信号処理部30'の主要機能部を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る測位信号受信装置10を備えた情報機器端末100の主要構成を示すブロック図である。
 本発明の第1の実施形態に係る測位信号受信装置および測位信号検出方法について、図を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る測位信号受信装置10を含む測位システム1の概略構成図である。
 本実施形態に示す測位信号受信装置を含む測位システムは、GNSSの各システムに適用できるが、以下では、GPSを例に説明する。
 測位衛星SAT1,SAT2は、地球から所定距離離れた周回軌道に沿って移動する。測位衛星SATtは、所謂、準天頂衛星であり、地球から所定距離離れた所定軌道に沿って移動する。この測位衛星SATtが、本発明の目的の測位衛星に相当する。なお、本実施形態では、目的の測位衛星として準天頂衛星を例に説明したが、GPSにおけるL1-C信号を送信する測位衛星や、SBAS(Satellite Based Augmentation System)衛星に対しても、本実施形態の構成および処理を適用することができる。
 測位衛星SAT1は、測位信号S1(CODE)を送信する。測位衛星SAT2は、測位信号S2(CODE)を送信する。測位信号S1(CODE),S2(CODE)は、同じ搬送波周波数からなる。測位信号S1(CODE)は測位衛星SAT1に固有のコードCODEでコード変調されており、測位信号S2(CODE)は、測位衛星SAT2に固有のコードCODEでコード変調されている。測位衛星SAT1に固有のコードCODEと、測位衛星SAT2に固有のコードCODEとは、異なるコードである。測位信号S1(CODE),S2(CODE)にはエフェメリスやアルマナックを含むGPS用の航法メッセージが重畳されている。具体的な例としては、測位信号S1(CODE),S2(CODE)は、所謂L1-C/A信号である。
 測位衛星SATtは、測位信号St(CODE)と測位信号St(CODE)とを送信する。測位信号St(CODE),St(CODE)は、測位信号S1(CODE),S2(CODE)と同じ搬送波周波数からなる。測位信号St(CODE)は測位衛星SATtに固有の第1コードCODEでコード変調されており、測位信号St(CODE)は、測位衛星SATtに固有の第2コードCODEでコード変調されている。第1コードCODEと第2コードCODEとは、異なるコードである。
 測位信号St(CODE)には、測位信号S1(CODE),S2(CODE)と同様に、エフェメリスやアルマナックを含むGPS用の航法メッセージが重畳されている。具体的な例としては、測位信号St(CODE)も所謂L1-C/A信号であり、GPS補完信号とも呼ばれるものである。
 測位信号St(CODE)は、GPS補完情報が重畳されている。具体的には、測位信号St(CODE)は所謂L1-SAIF信号であり、GPS補強信号とも呼ばれるものである。なお、上述のSBAS衛星の場合には、L1-SBAS信号がSt(CODE)に相当するものとなる。測位信号St(CODE)に相当するものとなる。また、上述のL1-C信号を利用するシステムでは、L1-C信号が測位信号St(CODE)に相当するものとなる。
 測位信号St(CODE),St(CODE)は、測位衛星SATtから同期して送信される。
 上述のように、測位衛星SATtからの測位信号St(CODE),St(CODE)と、測位衛星SAT1からの測位信号S1(CODE)および測位衛星SAT2からの測位信号S2(CODE)とは、同じ搬送波周波数である。これは、より厳密に言えば、測位衛星SATtからの測位信号St(CODE),St(CODE)と、測位衛星SAT1からの測位信号S1(CODE)および測位衛星SAT2からの測位信号S2(CODE)との送信周波数が同じこと意味している。
 実際には、各測位衛星と測位信号受信装置10との距離や位置関係、相対速度が異なるので、それぞれの測位信号にドップラ周波数が影響する。したがって、測位衛星SATtからの測位信号St(CODE),St(CODE)と、測位衛星SAT1からの測位信号S1(CODE)と、測位衛星SAT2からの測位信号S2(CODE)とは、測位信号受信装置10で受信される周波数、すなわち受信周波数はそれぞれ異なる。しかしながら、測位信号St(CODE),St(CODE)は、同じ測位衛星SATtから送信されているので、受信周波数も同じ周波数となる。
 本実施形態の構成および方法では、このように受信周波数が同じ測位信号St(CODE),St(CODE)を用いることで、ドップラ周波数の影響を受けることなく、少なくともコード相関処理結果のみを用いれば、後述するように目的の測位衛星SATtからの測位信号St(CODE),St(CODE)を正確に受信できているかを判定することができる。
 測位信号受信装置10には、アンテナ11が接続されている。アンテナ11は、測位信号S1(CODE),S2(CODE),St(CODE),St(CODE)を受信して、測位信号受信装置10へ出力する。なお、本実施形態の説明では、測位衛星SAT1,SAT2と測位衛星SATtとから測位信号を受信している場合を例に示しているが、受信数はこれに限るものではない。特に、測位信号受信装置10の測位を行う場合には、測位衛星SATtを含む4個以上の測位衛星から測位信号を受信していることが好ましい。
 図2は、本発明の第1の実施形態に係る測位信号受信装置10の主要機能部を示すブロック図である。測位信号受信装置10は、RF処理部20と信号処理部30とを備える。
 RF処理部20は、アンテナ11で受信した測位信号S1(CODE),S2(CODE),St(CODE),St(CODE)に対して所定の増幅処理を行うとともに、中間周波数にダウンコンバートする。RF処理部20は、ダウンコンバートした測位信号S1(CODE),S2(CODE),St(CODE),St(CODE)を、信号処理部30へ出力する。
 図3は、本発明の第1の実施形態に係る信号処理部30の主要機能部を示すブロック図である。なお、図3では、目的の測位信号を捕捉・追尾する単一のチャンネルのみを記載しているが、測位信号受信装置10には、捕捉・追尾を行う測位衛星数に応じた数の信号処理部が備えられている。
 信号処理部30は、ベースバンド変換部31、コード相関部32A,32B、演算部33、コードNCO34A,34B、キャリアNCO35を備える。演算部33が本発明の「レプリカコード設定部」および「判定部」の機能を備える。
 なお、以下では、目的の測位衛星から送信された測位信号St(CODE),St(CODE)についてのみ説明し、他の測位信号S1(CODE),S2(CODE)に対する処理は既知であるので、説明を省略する。
 RF処理部20から出力された測位信号St(CODE),St(CODE)は、ベースバンド変換部31へ入力される。
 ベースバンド変換部31は、キャリアNCO35から出力されるキャリア周波数情報に基づいてローカル周波数信号(キャリア信号)を発生する。ベースバンド変換部31は、測位信号St(CODE),St(CODE)とローカル周波数信号とを乗算することで、測位信号St(CODE),St(CODE)をベースバンド信号に変換する。ベースバンド信号に変換された測位信号St(CODE),St(CODE)は、コード相関部32A,32Bに入力される。
 キャリア相関部35は、演算部33から与えられる周波数シフト情報に基づいて、ベースバンド変換用のローカル周波数信号のキャリア周波数情報をベースバンド変換部31へ出力する。
 コード相関部32Aには、測位信号St(CODE)が入力される。コード相関部32Aには、コードNCO34Aからコード位相情報が入力される。コード相関部32Aは、コード位相情報に基づいてレプリカコード信号(第1レプリカコード信号)を生成し、ベースバンド変換部31から入力されるベースバンド信号と第1レプリカコード信号とをコード相関処理する。
 より具体的には、第1レプリカコード信号は、I相プロンプトレプリカコード信号RPIA、I相アーリーレプリカコード信号REIA、I相レイトレプリカコード信号RLIA、Q相プロンプトレプリカコード信号RPQA、Q相アーリーレプリカコード信号REQA、Q相レイトレプリカコード信号RLQAからなる。
 I相プロンプトレプリカコード信号RPIAは、直前のコード相関結果に基づいて、測位信号St(CODE)のコード位相と位相が一致するように設定されたレプリカコード信号である。I相アーリーレプリカコード信号REIAは、I相プロンプトレプリカコード信号RPIAに対して、所定コード位相だけ位相が進んだレプリカコード信号である。I相レイトレプリカコード信号RLIAは、I相プロンプトレプリカコード信号RPIAに対して、所定コード位相だけ位相が進んだレプリカコード信号である。
 Q相プロンプトレプリカコード信号RPQAは、I相プロンプトレプリカコード信号RPIAの位相を反転させたものである。Q相アーリーレプリカコード信号REQAは、I相アーリーレプリカコード信号REIAの位相を反転させたものである。Q相レイトレプリカコード信号RLQAは、I相レイトレプリカコード信号RLIAの位相を反転させたものである。
 コード相関部32Aは、測位信号St(CODE)とI相プロンプトレプリカコード信号RPIAとを相関処理(乗算)して、I相プロンプト相関値PIAを演算部33へ出力する。コード相関部32Aは、測位信号St(CODE)とQ相プロンプトレプリカコード信号RPQAとを相関処理(乗算)して、Q相プロンプト相関値PQAを演算部33へ出力する。
 コード相関部32Aは、測位信号St(CODE)とI相アーリーレプリカコード信号REIAとを相関処理(乗算)して、I相アーリー相関値EIAを演算部33へ出力する。コード相関部32Aは、測位信号St(CODE)とQ相アーリーレプリカコード信号REQAとを相関処理(乗算)して、I相アーリー相関値EIAを演算部33へ出力する。
 コード相関部32Aは、測位信号St(CODE)とI相レイトレプリカコード信号RLIAとを相関処理(乗算)して、I相レイト相関値LIAを演算部33へ出力する。コード相関部32Aは、測位信号St(CODE)とQ相レイトレプリカコード信号RLQAとを相関処理(乗算)して、Q相レイト相関値LQAを演算部33へ出力する。
 コード相関部32Bは、測位信号St(CODE)とI相プロンプトレプリカコード信号RPIBとを相関処理(乗算)して、I相プロンプト相関値PIBを演算部33へ出力する。コード相関部32Bは、測位信号St(CODE)とQ相プロンプトレプリカコード信号RPQBとを相関処理(乗算)して、Q相プロンプト相関値PQBを演算部33へ出力する。
 コード相関部32Bは、測位信号St(CODE)とI相アーリーレプリカコード信号REIBとを相関処理(乗算)して、I相アーリー相関値EIBを演算部33へ出力する。コード相関部32Aは、測位信号St(CODE)とQ相アーリーレプリカコード信号REQBとを相関処理(乗算)して、Q相アーリー相関値EQBを演算部33へ出力する。
 コード相関部32Bは、測位信号St(CODE)とI相レイトレプリカコード信号RLIBとを相関処理(乗算)して、I相レイト相関値LIBを演算部33へ出力する。コード相関部32Bは、測位信号St(CODE)とQ相レイトレプリカコード信号RLQBとを相関処理(乗算)して、Q相レイト相関値LQBを演算部33へ出力する。
 演算部33は、I相アーリー相関値EIAおよびQ相アーリー相関値EQAと、I相レイト相関値LIAおよびQ相レイト相関値LQAとを用いて、第1コード位相差を算出する。演算部33は、第1コード位相差から第1コードシフト量を算出し、コードNCO34Aに出力する。第1コードシフト量は、例えば、今回のコード相関処理で検出された測位信号St(CODE)に対するI相プロンプトレプリカコード信号RPIAのコード位相のズレ量に基づいて、これらのコード位相が一致する方向で設定されている。
コードNCO34Aは、与えられた第1コードシフト量からコード位相情報を決定し、コード相関部32Aに出力する。このような構成により、測位信号St(CODE)に対するコード追尾ループが構成される。
 演算部33は、I相アーリー相関値EIBおよびQ相アーリー相関値EQBと、I相レイト相関値LIBおよびQ相レイト相関値LQBとを用いて、第2コード位相差を算出する。演算部33は、第2コード位相差から第2コードシフト量を算出し、コードNCO34Bに出力する。第2コードシフト量は、例えば、今回のコード相関処理で検出された測位信号St(CODE)に対するI相プロンプトレプリカコード信号RPIBのコード位相のズレ量に基づいて、これらのコード位相が一致する方向で設定されている。
コードNCO34Bは、与えられた第2コードシフト量からコード位相情報を決定し、コード相関部32Bに出力する。このような構成により、測位信号St(CODE)に対するコード追尾ループが構成される。
 演算部33は、I相プロンプト相関値PIAとQ相プロンプト相関値PQAとからキャリア位相差を算出する。演算部33は、キャリア位相差から周波数シフト量を算出し、キャリアNCO35に出力する。周波数シフト量は、例えば、今回のコード相関処理で検出された測位信号St(CODE)に対するI相プロンプトレプリカコード信号RPIBのキャリア位相のズレ量に基づいて、これらのキャリア位相が一致する方向で設定されている。
 キャリアNCO35は、与えられた周波数シフト量からキャリア周波数情報に決定し、ベースバンド変換部31に出力する。このような構成により、測位信号St(CODE),St(CODE)に対するキャリア追尾ループが構成される。なお、本実施形態では、測位信号St(CODE)に基づいて得られるI相プロンプト相関値PIAとQ相プロンプト相関値PQAとからキャリア位相差を算出する例を示したが、測位信号St(CODE)に基づいて得られるI相プロンプト相関値PIBとQ相プロンプト相関値PQBとからキャリア位相差を算出してもよい。
 演算部33は、上述のように、キャリア追尾ループおよびコード追尾ループの一部として機能するとともに、第1コード位相差と第2コード位相差とを用いて、目的の測位衛星SATtからの測位信号St(CODE),St(CODE)を正確に受信できているか判定する。
 図4は、演算部33で実行する目的の測位信号の検出方法の処理フローを示すフローチャートである。
 演算部33は、上述のようなコード追尾処理を実行しながら、目的の測位衛星SATtからの測位信号St(CODE)に対する上述の第1コード位相差と、目的の測位衛星SATtからの測位信号St(CODE)に対する上述の第2コード位相差とを取得する(S101)。
 演算部33は、第1コード位相差から第1擬似距離ρ1を算出する。演算部33は、第2コード位相差から第2擬似距離ρ2を算出する(S102)。
 演算部33は、第1擬似距離ρ1と第2擬似距離ρ2との差分値である擬似距離差の絶対値を算出する。演算部33は、擬似距離差の絶対値を、予め設定した閾値THcと比較する。閾値THcは、略「0」に設定されている。これは、単一の測位衛星から同時に送信された同じ周波数の測位信号が測位信号受信装置10で受信される場合、測位信号間での電離層遅延差および対流圏遅延差が生じないため、基本的には測位信号毎の擬似距離が一致することに基づいている。なお、閾値THcは、測位信号受信装置自体の有する誤差等を加味して、適宜調整することもできる。
 演算部33は、擬似距離差の絶対値が閾値THc以下であれば(S103:YES)、コード追尾中の測位信号が目的の測位衛星SATtから測位信号St(CODE),St(CODE)であると判定する(S104)。
 演算部33は、擬似距離差の絶対値が閾値THcよりも大きければ(S103:NO)、信号処理部10のコード相関部32A,32Bによってコード追尾中の測位信号が目的の測位衛星SATtから測位信号St(CODE),St(CODE)でないと判定する。すなわち、演算部33は、クロスコリレーションが発生したと判定する(S105)。演算部33は、クロスコリレーションが発生したと判定した場合、現在のコード追尾結果を破棄して、第1レプリカコード信号および第2レプリカコード信号によるコード捕捉・追尾をやり直す。
 ただし、本実施形態の測位信号St(CODE)のように、他のL1-C/A信号と同様の航法メッセージを備えている場合には、演算部33は、測位信号St(CODE)から航法メッセージを復調し、エフェメリスによる位置情報とアルマナックによる位置情報とを取得する。演算部33は、復調したエフェメリスから得られる位置情報と、アルマナックから得られる測位衛星SATtの位置情報とを比較し、略一致すれば、第1レプリカコード信号によってコード追尾中の測位信号を、測位信号St(CODE)と判定してもよい。
 以上のような構成および方法を用いることで、目的とする単一の測位衛星SATtからの複数の測位信号St(CODE),St(CODE)を受信できたかどうかを、従来よりも高精度(正確)に判定することができる。
 なお、上述の説明では、機能ブロックによる構成で、上述の目的の測位衛星からの測位信号を検出する方法を実現する例を示した。しかしながら、当該方法をプログラム化してメモリに記憶しておき、CPUで当該プログラムを演算処理することで、目的の測位衛星からの測位信号を検出する方法を実行するようにしてもよい。
 次に、第2の実施形態に係る測位信号受信装置および測位信号検出方法について、図を参照して説明する。図5は、本発明の第2の実施形態に係る信号処理部30'の主要機能部を示すブロック図である。
 本実施形態の測位信号受信装置は、信号処理部30'の構成が第1の実施形態に示した信号処理部30と異なるものであり、他の構成は同じである。したがって、信号処理部30'の構成を具体的に説明する。
 本実施形態の信号処理部30'は、概略的には捕捉・追尾する測位衛星毎に、ベースバンド変換部、コード相関部、コードNCO、キャリアNCOを備える。例えば、図5の場合、ベースバンド変換部31A、コード相関部32A、コードNCO34A、キャリアNCO35Aの組と、ベースバンド変換部31B、コード相関部32B、コードNCO34B、キャリアNCO35Bの組とを備える。
 ベースバンド変換部31A,31Bの機能は、基本的に第1の実施形態に示したベースバンド変換部31と同じである。キャリアNCO35A,35Bの機能は、基本的に第1の実施形態に示したキャリア相関部35と同じである。コード相関部32A,32BおよびコードNCO34A,34Bは、第1の実施形態と同じである。
 ベースバンド変換部31A、コード相関部32A、コードNCO34A、キャリアNCO35Aの組が測位信号St(CODE)用である。ベースバンド変換部31A、キャリアNCO35Aにより、測位信号St(CODE)と、測位信号St(CODE)用のローカル周波数信号である第1キャリア信号とをキャリア相関処理する。
 ベースバンド変換部31B、コード相関部32B、コードNCO34B、キャリアNCO35Bの組が測位信号St(CODE)用である。ベースバンド変換部31B、キャリアNCO35Bにより、測位信号St(CODE)と、測位信号St(CODEAB)用のローカル周波数信号である第2キャリア信号とをキャリア相関処理する。
 演算部33'は、I相プロンプト相関値PIAとQ相プロンプト相関値PQAとから測位信号St(CODE)用の第1キャリア位相差(第1キャリア信号を用いたキャリア位相差)を算出する。演算部33'は、測位信号St(CODE)用の第1キャリア位相差から周波数シフト量を算出し、キャリアNCO35Aに出力する。キャリアNCO35Aは、この周波数シフト量から、測位信号St(CODE)用のキャリア周波数情報に決定し、ベースバンド変換部31Aに出力する。
 演算部33'は、I相プロンプト相関値PIBとQ相プロンプト相関値PQBとから測位信号St(CODE)用の第2キャリア位相差(第2キャリア信号を用いたキャリア位相差)を算出する。演算部33'は、測位信号St(CODE)用の第2キャリア位相差から周波数シフト量を算出し、キャリアNCO35Bに出力する。キャリアNCO35Bは、この周波数シフト量から、測位信号St(CODE)用のキャリア周波数情報に決定し、ベースバンド変換部31Bに出力する。
 このような構成により、キャリア追尾ループおよびコード追尾ループを、測位信号毎に個別に構成することができる。
 演算部33'は、コード相関部33Aから出力される第1コード位相差から第1擬似距離ρ1を算出する。演算部33'は、コード相関部33Bから出力される第2コード位相差から第2擬似距離ρ2を算出する。
 演算部33'は、I相プロンプト相関値PIAとQ相プロンプト相関値PQAとによる第1キャリア位相差から第1ドップラ周波数Δρ1を算出する。演算部33'は、I相プロンプト相関値PIBとQ相プロンプト相関値PQBとによる第2キャリア位相差から第2ドップラ周波数Δρ2を算出する。
 演算部33'は、第1擬似距離ρ1と第2擬似距離ρ2との差分値である擬似距離差分値の絶対値を算出する。演算部33'は、第1ドップラ周波数Δρ1と第2ドップラ周波数Δρ2との差分値であるドップラ周波数差分値の絶対値を算出する。
 ここで、ドップラ周波数差分値も、上述の擬似距離差分値と同様の理由で、略「0」となる。したがって、擬似距離差分値の絶対値と同様に、目的の測位信号の検出のための閾値を設定することができる。すなわち、ドップラ周波数差分値の絶対値が閾値以下なら目的の測位信号を受信していると判定し、ドップラ周波数差分値の絶対値が閾値よりも大きければクロスコリレーションが発生していると判定することができる。
 演算部33'は、上述のような擬似距離差分値の絶対値によって目的の測位信号の受信判定を行うとともに、ドップラ周波数差分値の絶対値によっても目的の測位信号の受信判定を行う。演算部33'は、これらの判定結果を用いて、目的の測位信号を受信できているか、クロスコリレーションが発生しているかを判定する。この場合、擬似距離差分値の絶対値による判定結果を優先するか、ドップラ周波数差分値の絶対値による判定結果を優先するかは適宜設定することが可能である。
 また、擬似距離差分値の絶対値によって目的とする単一の測位衛星からの測位信号が受信されたと判定し、且つ、ドップラ周波数差分値の絶対値によっても目的とする単一の測位衛星からの測位信号が受信されたと判定した場合にのみ、目的とする単一の測位衛星からの測位信号が受信されたものと判定してもよい。この場合、より正確な判定結果を得ることができる。
 このような測位信号受信装置10や測位信号検出機能は、図6に示すような測位信号110を備える情報機器端末100に利用することができる。図6は、本発明の実施形態に係る測位信号受信装置10を備えた情報機器端末100の主要構成を示すブロック図である。
 図6に示すような情報機器端末100は、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、周波数発生器等であり、アンテナ11、測位装置110、およびアプリケーション処理部120を備える。測位装置110は、上述の測位信号受信装置10および測位演算部40を備える。
 アンテナ11、測位信号受信装置10は、上述の構成のものである。測位信号受信装置10は、上述のように目的の測位信号が受信できたかどうかを判定し、受信できたと判定した場合に、目的の測位信号から得られた擬似距離、航法メッセージ、およびドップラ周波数を測位演算部40へ出力する。
 測位演算部40は、測位信号受信装置10から擬似距離、航法メッセージ、およびドップラ周波数を用いて既知の方法により、情報機器端末100の測位を実行する。測位信号受信装置10が上述の構成を備えることで、測位結果がクロスコリレーションの影響を受けない。したがって、測位演算部40は、高精度な測位演算結果を算出することができる。
 アプリケーション処理部120は、測位装置110から出力された測位結果に基づいて、自装置位置や自装置速度を表示したり、ナビゲーション等に利用するための処理を実行する。
 このような構成において、上述の高精度な測位結果を得られることで、高精度な位置表示やナビゲーション等を実現することができる。
 なお、上述の説明では、擬似距離もしくはドップラ周波数を用いて、目的の測位信号を受信できたかどうかを判定している。しかしながら、コード位相差やキャリア位相差を直接用いて、目的とする単一の測位衛星からの測位信号を受信できたかどうかを判定してもよい。

Claims (19)

  1.  目的の測位衛星から送信される第1測位信号の固有コードに等しい第1レプリカコードと、前記目的の測位衛星から送信される第2測位信号の固有コードに等しい第2レプリカコードとを設定するレプリカコード設定工程と、
     単一の測位衛星から受信した第1測位信号と前記レプリカコード設定工程で設定した第1レプリカコードとをコード相関処理するとともに、前記単一の測位衛星から受信した第2測位信号と前記レプリカコード設定工程で設定した第2レプリカコードとをコード相関処理するコード相関処理工程と、
     前記コード相関処理で得られる第1レプリカコードのコード相関結果と第2レプリカコードのコード相関結果の類似度合に基づいて、前記受信した第1測位信号と第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であるかどうかを判定する判定工程と、
     を有する測位信号検出方法。
  2.  請求項1に記載の測位信号検出方法であって、
     前記判定工程は、
     前記第1レプリカコードのコード相関結果から第1擬似距離を算出し、
     前記第2レプリカコードのコード相関結果から第2擬似距離を算出し、
     前記第1擬似距離と前記第2擬似距離との差が所定閾値以下であることを検出すると、
     各レプリカコードと相関処理した前記第1測位信号と前記第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であると判定する、測位信号検出方法。
  3.  請求項1または請求項2に記載の測位信号検出方法であって、
     前記受信した第1測位信号と前記第1測位信号に対して生成された第1キャリア信号とをキャリア相関処理するとともに、前記受信した第2測位信号と前記第2測位信号に対して生成された第2キャリア信号とをキャリア相関処理するキャリア相関処理工程を有し、
     前記判定工程は、
     前記キャリア相関処理で得られる前記第1測位信号に対するキャリア相関結果と前記第2測位信号に対するキャリア相関結果との類似度合に基づいて、前記受信した第1測位信号と第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であるかどうかを判定する、測位信号検出方法。
  4.  請求項3に記載の測位信号検出方法であって、
     前記判定工程は、
     前記第1測位信号に対するキャリア相関結果から第1ドップラ周波数を算出し、
     前記第2測位信号に対するキャリア相関結果から第2ドップラ周波数を算出し、
     前記第1ドップラ周波数と前記第2ドップラ周波数との差がドップラ周波数用の所定閾値以下であることを検出すると、
     各レプリカコードと相関処理した前記第1測位信号と前記第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であると判定する、測位信号検出方法。
  5.  請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の測位信号検出方法であって、
     前記第1測位信号と前記第2側信号との受信周波数が同じである、測位信号検出方法。
  6.  請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の測位信号検出方法であって、
     前記目的の測位衛星は準天頂衛星である、測位信号検出方法。
  7.  目的とする単一の測位衛星から送信される複数の測位信号の各固有コードとそれぞれ等しいコードからなる複数のレプリカコードを設定するレプリカコード設定工程と、
     単一の測位衛星から受信した各測位信号と前記レプリカコード設定工程で設定したレプリカコードと、をそれぞれコード相関処理するコード相関処理工程と、
     前記コード相関処理で得られるレプリカコード毎のコード相関結果の類似度合に基づいて、前記受信した各測位信号が、前記目的とする単一の測位衛星からの測位信号であるかどうかを判定する判定工程と、
     を有する測位信号検出方法。
  8.  目的の測位衛星から送信される第1測位信号の固有コードに等しい第1レプリカコードと、前記目的の測位衛星から送信される第2測位信号の固有コードに等しい第2レプリカコードとを設定するレプリカコード設定処理と、
     単一の測位衛星から受信した第1測位信号と前記レプリカコード設定工程で設定した第1レプリカコードとをコード相関処理するとともに、前記単一の測位衛星から受信した第2測位信号と前記レプリカコード設定工程で設定した第2レプリカコードとをコード相関処理するコード相関処理と、
     前記コード相関処理で得られる第1レプリカコードのコード相関結果と第2レプリカコードのコード相関結果の類似度合に基づいて、前記受信した第1測位信号と第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であるかどうかを判定する判定処理と、
     をコンピュータが実行するように設定された測位信号検出プログラム。
  9.  請求項8に記載の測位信号検出プログラムであって、
     前記判定処理では、
     前記第1レプリカコードのコード相関結果から第1擬似距離を算出し、
     前記第2レプリカコードのコード相関結果から第2擬似距離を算出し、
     前記第1擬似距離と前記第2擬似距離との差が所定閾値以下であることを検出すると、
     各レプリカコードと相関処理した前記第1測位信号と前記第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であると判定する、測位信号検出プログラム。
  10.  請求項8または請求項9に記載の測位信号検出プログラムであって、
     前記受信した第1測位信号と前記第1測位信号に対して生成された第1キャリア信号とをキャリア相関処理するとともに、前記受信した第2測位信号と前記第2測位信号に対して生成された第2キャリア信号とをキャリア相関処理するキャリア相関処理をさらに有し、
     前記判定処理では、
     前記キャリア相関処理で得られる前記第1測位信号に対するキャリア相関結果と前記第2測位信号に対するキャリア相関結果との類似度合に基づいて、前記受信した第1測位信号と第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であるかどうかを判定する、測位信号検出プログラム。
  11.  請求項10に記載の測位信号検出プログラムであって、
     前記判定処理では、
     前記第1測位信号に対するキャリア相関結果から第1ドップラ周波数を算出し、
     前記第2測位信号に対するキャリア相関結果から第2ドップラ周波数を算出し、
     前記第1ドップラ周波数と前記第2ドップラ周波数との差がドップラ周波数用の所定閾値以下であることを検出すると、
     各レプリカコードと相関処理した前記第1測位信号と前記第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であると判定する、測位信号検出プログラム。
  12.  目的とする単一の測位衛星から送信される複数の測位信号の各固有コードとそれぞれ等しいコードからなる複数のレプリカコードを設定するレプリカコード設定処理と、
     単一の測位衛星から受信した各測位信号と前記レプリカコード設定工程で設定したレプリカコードとをそれぞれコード相関処理するコード相関処理と、
     前記コード相関処理で得られるレプリカコード毎のコード相関結果の類似度合に基づいて、前記受信した各測位信号が、前記目的とする単一の測位衛星からの測位信号であるかどうかを判定する判定処理と、
     をコンピュータが実行するように設定された測位信号検出プログラム。
  13.  目的の測位衛星から送信される第1測位信号の固有コードに等しい第1レプリカコードと、前記目的の測位衛星から送信される第2測位信号の固有コードに等しい第2レプリカコードとを設定するレプリカコード設定部と、
     単一の測位衛星から受信した第1測位信号と前記レプリカコード設定工程で設定した第1レプリカコードとをコード相関処理するとともに、前記単一の測位衛星から受信した第2測位信号と前記レプリカコード設定工程で設定した第2レプリカコードとをコード相関処理するコード相関部と、
     前記コード相関処理で得られる第1レプリカコードのコード相関結果と第2レプリカコードのコード相関結果の類似度合に基づいて、前記受信した第1測位信号と第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であるかどうかを判定する判定部と、
     を備える測位信号受信装置。
  14.  請求項13に記載の測位信号受信装置であって、
     前記判定部は、
     前記第1レプリカコードのコード相関結果から第1擬似距離を算出し、
     前記第2レプリカコードのコード相関結果から第2擬似距離を算出し、
     前記第1擬似距離と前記第2擬似距離との差が所定閾値以下であることを検出すると、
     各レプリカコードと相関処理した前記第1測位信号と前記第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であると判定する、測位信号受信装置。
  15.  請求項13または請求項14に記載の測位信号受信装置であって、
     前記受信した第1測位信号と前記第1測位信号に対して生成された第1キャリア信号とをキャリア相関処理するとともに、前記受信した第2測位信号と前記第2測位信号に対して生成された第2キャリア信号とをキャリア相関処理するキャリア相関部を備え、
     前記判定部は、
     前記キャリア相関処理で得られる前記第1測位信号に対するキャリア相関結果と前記第2測位信号に対するキャリア相関結果との類似度合に基づいて、前記受信した第1測位信号と第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であるかどうかを判定する、測位信号受信装置。
  16.  請求項15に記載の測位信号受信装置であって、
     前記判定部は、
     前記第1測位信号に対するキャリア相関結果から第1ドップラ周波数を算出し、
     前記第2測位信号に対するキャリア相関結果から第2ドップラ周波数を算出し、
     前記第1ドップラ周波数と前記第2ドップラ周波数との差がドップラ周波数用の所定閾値以下であることを検出すると、
     各レプリカコードと相関処理した前記第1測位信号と前記第2測位信号が、前記目的の測位衛星から送信された第1測位信号と第2測位信号であると判定する、測位信号受信装置。
  17.  目的とする単一の測位衛星から送信される複数の測位信号の各固有コードとそれぞれ等しいコードからなる複数のレプリカコードを設定するレプリカコード設定部と、
     単一の測位衛星から受信した各測位信号と前記レプリカコード設定工程で設定したレプリカコードとをそれぞれコード相関処理するコード相関部と、
     前記コード相関処理で得られるレプリカコード毎のコード相関結果の類似度合に基づいて、前記受信した各測位信号が、前記目的とする単一の測位衛星からの測位信号であるかどうかを判定する判定部と、
     を有する測位信号受信装置。
  18.  請求項13乃至請求項17の何れか1項に記載の測位信号受信装置と、
     前記目的とする単一の測位衛星からの測位信号であると判断された測位信号の相関処理結果を用いて測位を行う測位演算部と、
     を備えた測位装置。
  19.  請求項18に記載の測位装置と、
     前記測位装置の測位演算結果を用いて所定のアプリケーションを実行するアプリケーション処理部と、を備える情報機器端末。
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