WO2016199529A1

WO2016199529A1 - 衛星測位システム用受信機

Info

Publication number: WO2016199529A1
Application number: PCT/JP2016/063821
Authority: WO
Inventors: 知明武輪; 亘辻田; 良次澤; 健司片岡; 律山本; 聖也永島
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2016-12-15
Also published as: US10859708B2; JPWO2016199529A1; JP6440837B2; DE112016002574T5; US20180203127A1

Abstract

ＲＦ受信部の故障を検知可能な衛星測位システム用受信機を得る。検査信号生成部（１００）は、第１の検査信号を生成する。検査信号送信部（２００）は、第１の検査信号を送信する。ＲＦ受信部（３００）は、第１の検査信号と第１の衛星信号とを受信アンテナで受信し、第２の検査信号と第２の衛星信号とを生成する。第１の復調部（４００Ａ）および第２の復調部（４００Ｂ）は、第２の衛星信号と拡散コードとの相関値を算出して衛星を捕捉する。第１の故障判定部（６００）は、第２の検査信号の信号強度を閾値と比較して第１の故障判定信号を生成する。第２の故障判定部（７００）は、第１の復調部（４００Ａ）および第２の復調部（４００Ｂ）で捕捉された衛星を比較して第２の故障判定信号を生成する。状態判定部（９００）は、第１の故障判定信号と第２の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障個所とを判定する。

Description

衛星測位システム用受信機

　この発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）を始めとする衛星測位システムで使用される受信機に関するものである。

　ＧＰＳ受信機が自身の故障を自己診断する技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のＧＰＳ受信機は、複数の復調回路の中の一つの復調回路の疑似雑音発生器の出力信号と、搬送波周波数発振器の出力信号との合成により自己診断のための検査信号を生成し、生成した検査信号を他の復調回路に入力し、他の復調回路における計算結果と、あらかじめ計算した基準値とを比較して復調回路の動作を診断する。

特開２００３－４８３６号公報

　特許文献１に記載のＧＰＳ受信機は、中間周波数帯の周波数の信号に変換された後の復調回路の故障を診断することができる。しかし、受信アンテナを含むＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）受信部の故障を検知することができなかった。したがって、例えば受信アンテナが故障した場合に、受信機の故障に基づく恒久的な測位不能状態なのか、トンネル内走行などの受信環境劣化やレドーム汚れによる一時的な測位不能状態なのかを区別することができないという問題があった。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、受信アンテナを含むＲＦ受信部の故障を検知可能な衛星測位システム用受信機を得ることを目的とする。

　本発明に係る衛星測位システム用受信機は、ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の検査信号を生成する検査信号生成部と、第１の検査信号を送信する検査信号送信部と、第１の検査信号と衛星から送信される第１の衛星信号とを受信アンテナで受信し、それぞれベースバンド周波数帯域の周波数を有する第２の検査信号と第２の衛星信号とを生成するＲＦ受信部と、第２の衛星信号と衛星毎に決められた拡散コードとの第１の相関値を算出して第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する第１の復調部と、第２の衛星信号と拡散コードとの第２の相関値を算出して第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する第２の復調部と、第１の相関値を用いて自位置を演算する測位演算部と、第２の検査信号の信号強度を閾値と比較して第１の故障判定信号を生成する第１の故障判定部と、第１の復調部で捕捉された衛星と第２の復調部で捕捉された衛星とを比較して第２の故障判定信号を生成する第２の故障判定部と、第１の故障判定信号と第２の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する状態判定部とを備えたものである。

　また、本発明に係る衛星測位システム用受信機は、所定の位置を飛行している衛星から送信される衛星信号を模擬する第１の模擬信号を生成する模擬信号生成部と、第１の模擬信号を送信する模擬信号送信部と、第１の模擬信号と衛星から送信される第１の衛星信号とを受信アンテナで受信し、それぞれベースバンド周波数帯域の周波数を有する第２の模擬信号と第２の衛星信号とを生成するＲＦ受信部と、第２の模擬信号と衛星毎に決められた拡散コードとの相関値を算出して模擬信号生成部で模擬された衛星を捕捉し、第２の衛星信号と衛星毎に決められた拡散コードとの相関値を算出して第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する復調部と、第２の衛星信号と拡散コードとの相関値を用いて自位置を演算する測位演算部と、第２の模擬信号の信号強度を閾値と比較して第１の故障判定信号を生成する第１の故障判定部と、模擬信号生成部で模擬された衛星が復調部で捕捉されたか否かを判定して第２の故障判定信号を生成する第２の故障判定部と、第１の故障判定信号と第２の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する状態判定部とを備えたものである。

　また、本発明に係る衛星測位システム用受信機は、２つの測位受信部と１つの状態判定部とを備え、測位受信部は、ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の検査信号を生成する検査信号生成部と、第１の検査信号を送信する検査信号送信部と、第１の検査信号と衛星から送信される第１の衛星信号とを受信アンテナで受信し、それぞれベースバンド周波数帯域の周波数を有する第２の検査信号と第２の衛星信号とを生成するＲＦ受信部と、第２の衛星信号と衛星毎に決められた拡散コードとの第１の相関値を算出して第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する第１の復調部と、第２の衛星信号と拡散コードとの第２の相関値を算出して第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する第２の復調部と、第１の相関値を用いて自位置を演算し、自位置を演算できたか否かを通知する測位不能信号を出力する測位演算部と、第２の検査信号の信号強度を所定の閾値と比較して第１の故障判定信号を生成する第１の故障判定部と、第１の復調部で捕捉された衛星と第２の復調部で捕捉された衛星とを比較して第２の故障判定信号を生成する第２の故障判定部とを備え、状態判定部は、２つの測位演算部から出力される第１の故障判定信号と第２の故障判定信号と測位不能信号とを用いて、故障の有無と故障箇所とを判定するとともに、測位演算部が自位置を演算できない場合に要因を判定するものである。

　本発明の衛星測位システム用受信機によれば、検査信号生成部は、第１の検査信号を生成する。また、検査信号送信部は、第１の検査信号を送信する。また、ＲＦ受信部は、第１の検査信号と第１の衛星信号とを受信アンテナで受信し、第２の検査信号と第２の衛星信号とを生成する。また、第１の復調部は、第２の衛星信号と拡散コードとの第１の相関値を算出して衛星を捕捉する。また、第２の復調部は、第２の衛星信号と拡散コードとの第２の相関値を算出して衛星を捕捉する。また、第１の故障判定部は、第２の検査信号の信号強度を閾値と比較して、第１の故障判定信号を生成する。また、第２の故障判定部は、第１の復調部で捕捉された衛星と第２の復調部で捕捉された衛星とを比較して第２の故障判定信号を生成する。また、状態判定部は、第１の故障判定信号と第２の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する。したがって、受信アンテナを含むＲＦ受信部の故障を検知可能となる。

　また、本発明の衛星測位システム用受信機によれば、模擬信号生成部は、所定の位置を飛行している衛星から送信される衛星信号を模擬する第１の模擬信号を生成する。また、模擬信号送信部は、第１の模擬信号を送信する。また、ＲＦ受信部は、第１の模擬信号と第１の衛星信号とを受信アンテで受信し、第２の模擬信号と第２の衛星信号とを生成する。また、復調部は、第２の模擬信号と拡散コードとの相関値を算出して模擬信号生成部で模擬された衛星を捕捉し、第２の衛星信号と拡散コードとの相関値を算出して第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する。また、測位演算部は、第２の衛星信号と拡散コードとの相関値を用いて自位置を演算する。また、第１の故障判定部は、第２の模擬信号の信号強度を閾値と比較して、第１の故障判定信号を生成する。また、第２の故障判定部は、模擬信号生成部で模擬された衛星が復調部で捕捉されたか否かを判定して第２の故障判定信号を生成する。また、状態判定部は、第１の故障判定信号と第２の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する。したがって、受信アンテナを含むＲＦ受信部の故障を検知可能となる。

　また、本発明の衛星測位システム用受信機によれば、２つの測位受信部と１つの状態判定部とを備え、状態判定部は、２つの測位演算部から出力される第１の故障判定信号と第２の故障判定信号と測位不能信号とを用いて、故障の有無と故障箇所とを判定するとともに、測位演算部が自位置を演算できない場合に要因を判定する。したがって、受信アンテナを含むＲＦ受信部の故障を検知可能となる。また、測位演算部が自位置を演算できない場合にその要因を判定することができる。

本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機の構成を示す図。本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機における検査信号生成部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機におけるＲＦ受信部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機における第１の故障判定部の構成の一例を示す図。本発明における衛星測位システム用受信機の機能の一部をプロセッサとメモリとを用いて実現する場合の構成例を示す図。本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機における第１の復調部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機における第１のチャンネルの構成の一例を示す図。本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機における状態判定部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態２による衛星測位システム用受信機の構成を示す図。本発明の実施の形態２による衛星測位システム用受信機における状態判定部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態３による衛星測位システム用受信機の構成を示す図。本発明の実施の形態３による衛星測位システム用受信機における模擬信号生成部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態３による衛星測位システム用受信機における第１の復調部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態４による衛星測位システム用受信機の構成を示す図。本発明の実施の形態４による衛星測位システム用受信機における模擬信号生成部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態４による衛星測位システム用受信機における第１の生成部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機の構成を示す図。本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機における第１の測位受信部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機における第１の測位受信部の構成の別の一例を示す図。本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機における第１の測位受信部の構成の別の一例を示す図。本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機における受信アンテナの設置例を示す模式図。本発明の実施の形態６による衛星測位システム用受信機の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態６による衛星測位システム用受信機における模擬信号生成部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態６による衛星測位システム用受信機におけるＲＦ受信部の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態７による衛星測位システム用受信機の構成の一例を示す図。本発明の実施の形態７による衛星測位システム用受信機における模擬信号生成部の構成の一例を示す図。

実施の形態１
　図１は、本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機１Ａの構成を示す図である。本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａは、検査信号生成部１００、検査信号送信部２００、ＲＦ受信部３００、第１の復調部４００Ａ、第２の復調部４００Ｂ、第１の測位演算部５００Ａ、第１の故障判定部６００、第２の故障判定部７００、状態判定部９００を備える。なお、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａにおいて、復調部は、第１の復調部４００Ａと第２の復調部４００Ｂとによる２重系として構成されている。

　検査信号生成部１００は、ＲＦ周波数帯域（高周波帯域）の周波数を有する第１の検査信号を生成する。ＲＦ周波数帯域は、衛星からの信号の無線伝送に用いられる周波数帯域である。検査信号送信部２００は、第１の検査信号をＲＦ受信部３００へと送信する。図１において、検査信号送信部２００からＲＦ受信部３００へと向けた破線の矢印は、第１の検査信号が無線で送信されることを示している。ＲＦ受信部３００は、第１の検査信号と衛星から電波として送信される第１の衛星信号とを受信し、第１の検査信号と第１の衛星信号とが混合された信号から、それぞれベースバンド周波数帯域の周波数を有する第２の衛星信号と第２の検査信号とを生成する。

　第１の復調部４００Ａは、第２の衛星信号と衛星毎に決められた拡散コードとの相関値を算出して、第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する。また、第１の復調部４００Ａは、算出した相関値を第１の相関値として出力する。第２の復調部４００Ｂも、第１の復調部４００Ａと同様に、第２の衛星信号と衛星毎に決められた拡散コードとの相関値を算出して、第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する。また、第２の復調部４００Ｂは、算出した相関値を第２の相関値として出力する。第１の測位演算部５００Ａは、第１の相関値に基づいて、衛星測位システム用受信機１Ａ自身の位置を表す第１の自位置を演算する。なお、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａは、第１の相関値に基づいて第１の自位置を演算する構成となっているが、第２の相関値に基づいて第１の自位置を演算する構成とすることもできる。

　第１の故障判定部６００は、所定の周波数帯域における第２の検査信号の信号強度を閾値と比較して、第１の故障判定信号を生成する。閾値は、予め決定される。また、第１の故障判定信号の生成に用いられる周波数帯域は、第１の検査信号の周波数帯域により決定される。すなわち、第１の故障判定部６００は、第２の検査信号のうち、所定の周波数帯域の成分の信号強度を閾値と比較して、第１の故障判定信号を生成する。第２の故障判定部７００は、第１の復調部４００Ａで捕捉された衛星と、第２の復調部４００Ｂで捕捉された衛星とを比較して、第２の故障判定信号を生成する。状態判定部９００は、第１の故障判定信号と、第２の故障判定信号とに基づいて、衛星測位システム用受信機１Ａの故障の有無と故障箇所とを判定する。以下では、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａの動作について、さらに詳しく述べる。

　まず、検査信号生成部１００について述べる。図２は、本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機１Ａにおける検査信号生成部１００の構成の一例を示す図である。検査信号生成部１００は、波形メモリ１０１と、データ読み出し部１０２と、ＤＡコンバータ１０３と、増幅器１０４とを備える。波形メモリ１０１には、第１の検査信号の波形が記憶されている。すなわち、波形メモリ１０１には、各時刻における第１の検査信号の大きさの情報が、時刻順に記憶されている。なお、ここで言う時刻とは、第一の検査信号の出力を開始する時刻からの相対的な時刻である。第１の検査信号は周期的な信号であり、波形メモリ１０１には１周期分の波形が記憶されていればよい。データ読み出し部１０２は、所定の時間間隔で、波形メモリから第１の検査信号の大きさを読み出し、連続した信号波形としてＤＡコンバータへと出力する。データ読み出し部１０２は、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、データ読み出し部１０２は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。

　データ読み出し部１０２は、第１の検査信号がＲＦ周波数帯域の周波数を有する信号となるように、適切な時間間隔で、波形メモリ１０１に記憶されたデータを読み出す。ＤＡコンバータ１０３は、データ読み出し部１０２で読み出されたデータをアナログ信号に変換する。増幅器１０４は、ＤＡコンバータ１０３から出力されるアナログ信号を所定の信号レベルに増幅し、第１の検査信号として出力する。検査信号生成部１００は、以上のように動作し、ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の検査信号を生成する。第１の検査信号の波形は、例えば、周波数ｆ１の正弦波形である。または、第１の検査信号の波形は、ｆ１を中心周波数とし、帯域幅２×Δｆ１を有する波形としてもよい。このような波形は、Ｓｉｎｃ関数やＧａｕｓｓｉａｎ関数で表すことができる。

　なお、第１の検査信号の周波数または周波数帯域は、使用する測位衛星の信号帯域と重ならないように設定する。測位衛星としてＧＰＳを使用する場合、衛星信号の信号帯域は、搬送波周波数を１．０２３ＭＨｚの符号で直接拡散した（１５７５．４２±１．０２３）ＭＨｚの帯域に、測位衛星と受信機との相対位置が移動することによるドップラー成分を加味した帯域となる。ＧＰＳにおけるドップラー成分は高々±１０ｋＨｚであるので、下記の式（１）または式（２）を満たすように、ｆ１とΔｆ１とを設定する。

　次に、検査信号送信部２００について述べる。検査信号生成部１００で生成された第１の検査信号は、検査信号送信部２００へと出力される。検査信号送信部２００は、第１の検査信号をＲＦ受信部３００へと送信する。検査信号送信部２００は、送信アンテナの働きをする。検査信号送信部２００は、信号線のみで構成することもできる。この場合、この信号線とＲＦ受信部３００が備える受信アンテナとの間に微弱な電気的結合を生じさせることで、検査信号送信部２００は、第１の検査信号をＲＦ受信部３００へと送信することができる。

　検査信号送信部２００は、ＲＦ受信部３００に備えられる受信アンテナの近傍に固定される。受信アンテナがレドームの内部に設置される場合には、検査信号送信部２００もレドームの内部に設置される。この結果、レドームに汚れが付着した場合にも、第１の検査信号を受信アンテナに送信することができる。検査信号送信部２００が信号線で構成される場合、信号線の片端は、ＲＦ受信部３００が備える受信アンテナの近傍に固定される。このように配置することで、信号線と受信アンテナとの間に小容量の静電容量成分が構成され、微弱な結合状態が生じることで、検査信号送信部２００は、第１の検査信号を受信アンテナに送信することができる。

　次に、ＲＦ受信部３００について述べる。図３は、本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機１ＡにおけるＲＦ受信部３００の構成の一例を示す図である。ＲＦ受信部３００は、受信アンテナ３０１と、低雑音増幅器３０２と、混合器３０３と、局部発振器３０４と、信号分波器３０５と、第１のフィルタ３０６と、第２のフィルタ３０７と、ＡＤコンバータ３０８Ａおよび３０８Ｂとを備える。受信アンテナ３０１は、測位衛星から送信された第１の衛星信号と、検査信号送信部２００から送信された第１の検査信号とを同時に受信する。低雑音増幅器３０２は、受信アンテナ３０１で受信された第１の衛星信号と第１の検査信号とが混合された信号を増幅する。混合器３０３は、低雑音増幅器３０２によって増幅された信号と、局部発振器３０４が生成する正弦波とを混合する。この結果、ＲＦ周波数帯域の信号は、ベースバンド周波数帯域の信号に帯域変換される。ベースバンド周波数帯域に変換された信号は、第１の衛星信号がベースバンド周波数帯域に帯域変換された第２の衛星信号と、第１の検査信号がベースバンド周波数帯域に帯域変換された第２の検査信号とが混合された信号となる。

　信号分波器３０５は、ベースバンド周波数帯域に変換された信号を２つに分岐し、一方を第１のフィルタ３０６へと出力し、他方を第２のフィルタ３０７へと出力する。第１のフィルタ３０６は、第２の衛星信号と第２の検査信号とが混合された信号から、第２の衛星信号を取り出して出力する。第２のフィルタ３０７は、第２の衛星信号と第２の検査信号とが混合された信号から、第２の検査信号を取り出して出力する。第１のフィルタ３０６から出力された第２の衛星信号は、ＡＤコンバータ３０８Ａでデジタル信号に変換され、第１の復調部４００Ａ、第２の復調部４００Ｂへと出力される。一方、第２のフィルタ３０７から出力された第２の検査信号は、ＡＤコンバータ３０８Ｂでデジタル信号に変換され、第１の故障判定部６００へと出力される。

　第１のフィルタ３０６および第２のフィルタ３０７の通過帯域は、局部発振器３０４で生成される正弦波の周波数ｆ２と、第１の検査信号の中心周波数ｆ１および帯域幅２×Δｆ１とによって決定される。例えば、ｆ２をＧＰＳＬ１信号の搬送波周波数と同じ１５７５．４２ＭＨｚとした場合、第１のフィルタ３０６には、カットオフ周波数が１．０２３ＭＨｚのローパスフィルタを用いることができる。一方、第２のフィルタ３０７には、（ｆ１－Δｆ１－ｆ２）から（ｆ１＋Δｆ１－ｆ２）までの周波数を通過帯域とするバンドパスフィルタを用いることができる。

　次に、第１の故障判定部６００について述べる。図４は、本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機１Ａにおける第１の故障判定部６００の構成の一例を示す図である。第１の故障判定部６００は、周波数解析部６１０と、判定部６２０とを備え、ＲＦ受信部３００から出力される第２の検査信号の周波数を解析することでＲＦ受信部３００の故障を診断する。周波数解析部６１０は、ＲＦ受信部３００から出力された第２の検査信号のスペクトル解析を行う。受信アンテナ３０１を含むＲＦ受信部３００が正常に機能している場合、第２の検査信号は、ＲＦ周波数帯域からベースバンド周波数帯域に帯域変換された信号となる。判定部６２０は、所定の帯域内で、第２の検査信号の周波数成分の大きさが所定の閾値を超えていた場合に、ＲＦ受信部３００が正常であると判定する。所定の帯域は、第１の検査信号の周波数帯域により決定される。

　例えば、第１の検査信号として周波数ｆ１の正弦波が使用され、局部発振器３０４で周波数ｆ２の正弦波が生成される場合、ＲＦ受信部３００が正常に機能していれば、第２の検査信号の周波数は（ｆ１－ｆ２）となる。よって、判定部６２０は、周波数（ｆ１－ｆ２）のスペクトル成分を所定の閾値と比較することで、ＲＦ受信部３００の故障を診断することができる。判定部６２０は、ＲＦ受信部３００が正常状態か故障状態かを表す第１の故障判定信号を状態判定部９００へ出力する。判定部６２０は、ＲＦ受信部３００が正常状態であると判定すると、第１の故障判定信号を０とし、ＲＦ受信部３００が故障状態であると判定すると、第１の故障判定信号を１とする。

　周波数解析部６１０および判定部６２０は、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、周波数解析部６１０および判定部６２０は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。図５は、周波数解析部６１０または判定部６２０など、本発明における衛星測位システム用受信機の機能の一部をプロセッサ１００１とメモリ１００２とを用いて実現する場合の構成例を示す図である。メモリ１００２に記憶されるプログラムを、データバス１００３を介してプロセッサ１００１が読み出して実行する。なお、周波数解析部６１０または判定部６２０以外の他のブロックも、プロセッサ１００１とメモリ１００２とを用いて実現する場合には、同様の構成とすることができる。

　なお、第１の故障判定部６００は、必ずしも周波数解析部６１０を備える必要はない。第１の故障判定部６００では、所定の周波数帯域における第２の検査信号の信号強度を閾値と比較することで、第１の故障判定信号を生成する。ここで、所定の周波数帯域とは、第１の検査信号の周波数帯域により決定される周波数であり、例えば、上述の（ｆ１－ｆ２）である。したがって、ＲＦ受信部３００に備えられる第２のフィルタ３０７の通過帯域が、第１の故障判定信号の生成に使用される所定の周波数帯域にほぼ限定される場合には、第１の故障判定部６００は、周波数解析部６１０を備える必要がない。一方、第２のフィルタ３０７の通過帯域が、広い周波数帯域である場合には、第１の故障判定部６００は、周波数解析部６１０を備える方が望ましい。

　次に、第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂについて述べる。図６は、本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機１Ａにおける第１の復調部４００Ａの構成の一例を示す図である。なお、第２の復調部４００Ｂも、第１の復調部４００Ａと同様の構成となる。第１の復調部４００Ａは、制御部４１０と、復調回路４２０とを備える。制御部４１０は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現され、復調回路４２０の動作を制御する制御信号を生成する。メモリとプロセッサによる構成は、図５と同様となる。復調回路４２０は、複数の衛星からの信号を同時に処理可能とするように、ｎ個（ｎは整数）のチャンネルを備えている。図６では、復調回路４２０が、第１のチャンネル４３０Ａ、第２のチャンネル４３０Ｂ、第３のチャンネル４３０Ｃおよび第４のチャンネル４３０Ｄの４個のチャンネルを備える例を示している。第１のチャンネル４３０Ａ、第２のチャンネル４３０Ｂ、第３のチャンネル４３０Ｃおよび第４のチャンネル４３０Ｄには、ＲＦ受信部３００から出力される第２の衛星信号がそれぞれ入力される。

　図７は、本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機１Ａにおける第１のチャンネル４３０Ａの構成の一例を示す図である。なお、第２のチャンネル４３０Ｂ、第３のチャンネル４３０Ｃおよび第４のチャンネル４３０Ｄも、第１のチャンネル４３０Ａと同様の構成となる。第１のチャンネル４３０Ａは、コード生成部４３１と相関演算部４３２とを備える。コード生成部４３１は、制御部４１０からの制御信号に従って、衛星毎に異なる拡散コードのうち、所定の拡散コードを生成して相関演算部４３２へと出力する。相関演算部４３２は、第２の衛星信号と、コード生成部４３１によって生成された拡散コードとの積和演算を行って、第２の衛星信号と拡散コードとの相関値を計算する。

　第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂについて更に述べる。第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂで行われる処理は、受信機で受信された第１の衛星信号を送信した衛星を探索し、捕捉する衛星捕捉処理と、捕捉できた衛星からの信号を追尾し続ける衛星追尾処理からなる。ここで、衛星を捕捉しているとは、所定の衛星から送信される衛星信号を受信している状態を意味する。衛星捕捉処理において、制御部４１０は各チャンネルが処理する衛星を指定する。衛星の指定は、衛星のＩＤ番号などにより行われる。各チャンネルのコード生成部４３１は、制御部４１０により指定された衛星に対応した拡散コード信号を生成する。相関演算部４３２は、第２の衛星信号と、拡散コード信号との相関値を計算する。

　計算された相関値は、制御部４１０にも入力される。制御部４１０は、所定の範囲内で拡散コード信号の周波数と、拡散コード信号の位相と、キャリア信号の周波数と、キャリア信号の位相とを変化させ、相関値が最大になる条件を探索する。ここで、キャリア信号とは、ＲＦ受信部３００が備える局部発振器３０４で生成される正弦波を意味する。なお、図の簡略化のため、制御部４１０からＲＦ受信部３００への制御信号線の図示は省略されている。また、相関演算部４３２において、相関値はデジタル信号列として算出され、相関値が最大になるとは、算出されたデジタル信号列の振幅または信号レベルが最大になることを意味する。

　探索された条件において、相関値の振幅または信号レベルが所定の閾値を超えた場合、制御部４１０は、指定した衛星を捕捉していると判断し、信号追尾処理に移行する。信号追尾処理において、制御部４１０は、拡散コード信号の周波数と、拡散コード信号の位相と、キャリア信号の周波数と、キャリア信号の位相とをドップラー変化に追随するように常に変化させる。各チャンネルの相関演算部４３２は、第２の衛星信号と拡散コードとの相関値を算出し、各チャンネルで捕捉された衛星の識別情報とともに、第１の測位演算部５００Ａへと出力する。また、各チャンネルの相関演算部４３２は、各チャンネルで捕捉された衛星の識別情報を第２の故障判定部７００へも出力する。捕捉された衛星の識別情報としては、衛星のＩＤ番号などが用いられる。なお、各チャンネルの相関演算部４３２は、衛星を捕捉していない場合には、衛星を捕捉していないことを示す信号を出力する。

　次に、第２の故障判定部７００について述べる。第２の故障判定部７００は、第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂの故障を診断する。第２の故障判定部７００は、第１の復調部４００Ａで捕捉された衛星と、第２の復調部４００Ｂで捕捉された衛星とを比較することで、故障を診断する。第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂは２重系として構成されているため、第２の故障判定部７００は、それぞれで捕捉された衛星を比較、照合することで、復調部が正常に動作しているかどうかを判定することができる。

　第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂで捕捉された衛星のＩＤ番号が全て一致する場合、第２の故障判定部７００は、第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂが正常状態であると判定し、第２の故障判定信号を０として出力する。一方、第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂで捕捉された衛星のＩＤ番号が１つでも一致しない場合、第２の故障判定部７００は、第１の復調部４００Ａまたは第２の復調部４００Ｂの少なくとも一方が故障状態であると判定し、第２の故障判定信号を１として出力する。

　通常は、第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂでは複数の衛星が捕捉されるので、第２の故障判定部７００は、捕捉された衛星の組み合わせが一致しているか否かを判定する。なお、第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂのいずれにおいても、衛星が全く捕捉されない場合には、比較結果が一致するため、第２の故障判定部７００は、第２の故障判定信号を０として出力する。第２の故障判定信号は、状態判定部９００へと入力される。第２の故障判定部７００は、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、第２の故障判定部７００は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。メモリとプロセッサによる構成は、図５と同様となる。

　ここで、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａの変形例について述べる。まず、第１の変形例について述べる。例えば、第１の復調部４００Ａでは捕捉されているが、第２の復調部４００Ｂでは捕捉されていない衛星（Ｎ番衛星とする）が存在する場合、第２の故障判定部７００は、第２の復調部４００Ｂに通知信号を送信する。通知信号を受信すると、第２の復調部４００Ｂは、前回にＮ番衛星の捕捉処理を行ったチャンネルとは別のチャンネルで、Ｎ番衛星の捕捉処理を再度行う。その結果、Ｎ番衛星が捕捉できれば、第２の故障判定部７００は、前回にＮ番衛星の捕捉処理を行ったチャンネルのみを故障と判定する。以上が、第１の変形例である。次に、第２の変形例について述べる。図１に示す衛星測位システム用受信機１Ａでは、第１の復調部４００Ａおよび第２の復調部４００Ｂの２重系で復調部を構成しているが、３つ以上の多重系で構成することもできる。この場合、第２の故障判定部７００は多数決判定を行い、少数となる結果を出力した復調部が故障状態であると判定する。以上が、第２の変形例である。

　次に、第１の測位演算部５００Ａについて述べる。第１の測位演算部５００Ａは、第１の復調部４００Ａから出力される相関値と、捕捉された衛星の識別情報とに基づいて、航法メッセージを復調し、受信機自身の位置である自位置の計算を行う。第１の測位演算部５００Ａは、捕捉された衛星に対応する相関値から航法メッセージを復号し、得られた信号送信時刻や衛星軌道情報を利用して自位置を計算する。なお、第１の復調部４００Ａで、４つ以上の衛星が捕捉されている場合には、第１の測位演算部５００Ａは測位不能信号を０として出力し、４つ未満の衛星しか捕捉されていない場合には、第１の測位演算部５００Ａは測位不能信号を１として出力する。

　測位不能信号が１の場合には、第１の測位演算部５００Ａが自位置を計算できないことを表す。第１の測位演算部５００Ａは、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、第１の測位演算部５００Ａは、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。メモリとプロセッサによる構成は、図５と同様となる。ここで、第１の復調部４００Ａで５つ以上の衛星が捕捉されている場合には、第１の測位演算部５００Ａは、捕捉された衛星の中から４つの衛星を選択し、選択された衛星の情報を用いて自位置を計算する。

　最後に、状態判定部９００について述べる。状態判定部９００は、第１の故障判定信号と、第２の故障判定信号とに基づいて、衛星測位システム用受信機１Ａの故障の有無と故障箇所とを判定する。さらに、状態判定部９００は、衛星測位システム用受信機１Ａに故障がないと判定されたにもかかわらず、第１の測位演算部５００Ａからの測位不能信号が１となった場合に、その要因を推定する機能も有する。図８は、本発明の実施の形態１による衛星測位システム用受信機１Ａにおける状態判定部９００の構成の一例を示す図である。状態判定部９００は、地図情報記憶部９１０と、故障箇所判定部９２０と、自位置記憶部９３０とを備える。地図情報記憶部９１０および自位置記憶部９３０は、例えばメモリである。故障箇所判定部９２０は、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、故障箇所判定部９２０は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。メモリとプロセッサによる構成は、図５と同様となる。

　故障箇所判定部９２０には、第１の故障判定信号と、第２の故障判定信号とが入力され、故障箇所判定部９２０は、表１にしたがって、衛星測位システム用受信機１Ａの故障の有無と故障箇所とを判定する。第１の故障判定信号および第２の故障判定信号の両方が０の場合には、故障箇所判定部９２０は、衛星測位システム用受信機１Ａに故障箇所がないと判定する（表１の種別１～３）。第１の故障判定信号が０で、第２の故障判定信号が１の場合には、故障箇所判定部９２０は、第１の復調部４００Ａまたは第２の復調部４００Ｂが故障していると判定する（表１の種別４）。第１の故障判定信号が１の場合には、故障箇所判定部９２０は、ＲＦ受信部３００が故障していると判定する（表１の種別５、６）。

　さらに、故障箇所判定部９２０には、第１の測位演算部５００Ａで求められた自位置と、測位不能信号と、地図情報記憶部９１０に記憶される地図情報も入力される。故障箇所判定部９２０は、これらの情報を用いて、衛星測位システム用受信機１Ａに故障がないにもかかわらず、第１の測位演算部５００Ａが自位置を計算できない要因を判定する。この要因の１つとしては、受信アンテナ３０１の受信環境が悪化することで、衛星からの電波が遮られていることが考えられる。受信アンテナ３０１がトンネル内や建造物の影にあると、受信環境が悪化する。他の要因としては、受信アンテナ３０１のレドーム部分に汚れが付着することで、電波が遮られていることが考えられる。

　ここで、受信環境の悪化とは、受信アンテナ３０１の現在位置が、衛星からの電波が届きにくい位置である場合を意味している。この場合、衛星測位システム用受信機１Ａが移動することで、衛星測位システム用受信機１Ａは自位置を計算できるようになると考えられる。一方、受信アンテナ３０１のレドーム部分に汚れが付着している場合には、付着している汚れが除去されることで、衛星測位システム用受信機１Ａは自位置を計算できるようになると考えられる。

　鉄道のように走行経路が決まっている場合は、トンネルや建造物等によって電波が遮られる箇所を事前に特定することができる。地図情報記憶部９１０に記憶される地図情報は、この電波遮蔽箇所の情報を有している。衛星測位システム用受信機１Ａが電波遮蔽箇所の付近に存在するときは、電波が遮られる。故障箇所判定部９２０は、測位不能信号が０の間、自位置記憶部９３０に記憶される自位置を最新の情報に更新し続ける。測位不能信号が１になると、故障箇所判定部９２０は、自位置記憶部９３０に記憶されている自位置が、地図情報が示す電波遮蔽箇所から所定範囲内となっているか否かを確認する。

　自位置が電波遮蔽箇所から所定範囲内となっている場合は、故障箇所判定部９２０は、受信環境が悪化していると判定する（表１の種別２）。自位置が電波遮蔽箇所から所定範囲内となっていない場合は、故障箇所判定部９２０は、アンテナのレドームに汚れが付着していると判定する（表１の種別３）。なお、第１の故障判定信号、第２の故障判定信号および測位不能信号が全て０の場合には、故障箇所判定部９２０は、衛星測位システム用受信機１Ａの状態が正常であると判定する（表１の種別１）。

　以上で述べたように、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａにおいて、検査信号生成部１００は、第１の検査信号を生成する。また、検査信号送信部２００は、第１の検査信号を送信する。また、ＲＦ受信部３００は、第１の検査信号と第１の衛星信号とを受信アンテナ３０１で受信し、第２の検査信号と第２の衛星信号とを生成する。また、第１の復調部４００Ａは、第２の衛星信号と拡散コードとの第１の相関値を算出して衛星を捕捉する。また、第２の復調部４００Ｂは、第２の衛星信号と拡散コードとの第２の相関値を算出して衛星を捕捉する。また、第１の故障判定部６００は、第１の検査信号の周波数帯域により決定される周波数帯域における第２の検査信号の信号強度を閾値と比較して、第１の故障判定信号を生成する。また、第２の故障判定部７００は、第１の復調部で捕捉された衛星と第２の復調部で捕捉された衛星とを比較して第２の故障判定信号を生成する。また、状態判定部９００は、第１の故障判定信号と第２の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する。したがって、ＲＦ受信部の故障も検知可能で、故障を検出する能力が向上する。

　また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａによれば、衛星測位システム用受信機１Ａに故障が生じている場合に、故障の有無と故障箇所とを確実に検知することができる。また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａによれば、地図情報と自位置とを照合することで、衛星測位システム用受信機１Ａに故障がないにもかかわらず、自位置の測位ができない場合に、その要因を判定することが可能となる。より具体的には、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａによれば、受信アンテナ３０１の受信環境が悪化したために測位ができないのか、受信アンテナ３０１のレドームに汚れが付着したために測位ができないのかを判定することが出来る。この結果、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ａは、鉄道保安装置や自動走行等の高い信頼性が求められるシステムに用いられることができる。また、検査信号生成部１００は、衛星信号の周波数帯域と重ならないような周波数帯域の検査信号を生成するので、通常の測位と故障検知とを同時に行うことができる。さらに、第１の検査信号の波形を単一周波数の正弦波形とすれば、検査信号生成部１００の構成を簡略化することができる。

実施の形態２．
　実施の形態１の衛星測位システム用受信機は、復調部が２重系となる構成であった。これに対して、本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、測位演算部も２重系となり、測位演算部の故障の判定も可能な構成となっている。図９は、本発明の実施の形態２による衛星測位システム用受信機１Ｂの構成を示す図である。本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｂと、図１に示す衛星測位システム用受信機１Ａとは、次の２点で異なっている。第１の相違点は、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｂは、第２の測位演算部５００Ｂ、第３の故障判定部８００を備える点である。第２の相違点は、図９に示す状態判定部９０１の動作が、図１に示す状態判定部９００の動作とは異なる点である。なお、図１に示す衛星測位システム用受信機１Ａと同様のものには同一の番号を付し、説明を省略する。

　まず、第２の測位演算部５００Ｂについて述べる。第２の測位演算部５００Ｂは、第１の測位演算部５００Ａと同一のものである。ただし、第１の測位演算部５００Ａは、第１の復調部４００Ａから出力される情報を用いて第１の自位置を演算するのに対して、第２の測位演算部５００Ｂは、第２の復調部４００Ｂから出力される情報を用いて第２の自位置を演算する。測位演算部は、第１の測位演算部５００Ａと第２の測位演算部５００Ｂとによる２重系として構成されている。

　次に、第３の故障判定部８００について述べる。第３の故障判定部８００は、第１の測位演算部５００Ａから出力される第１の自位置と、第２の測位演算部５００Ｂから出力される第２の自位置とを比較して、第３の故障判定信号を生成する。第３の故障判定部８００は、第１の自位置と第２の自位置との比較結果に応じて、第１の測位演算部５００Ａまたは第２の測位演算部５００Ｂの故障を判定する。第１の自位置と第２の自位置とが一致している場合、第３の故障判定部８００は、第１の測位演算部５００Ａおよび第２の測位演算部５００Ｂのどちらも故障していないと判定し、第３の故障判定信号を０として状態判定部９０１へと出力する。一方、第１の自位置と第２の自位置とが一致していない場合、第３の故障判定部８００は、第１の測位演算部５００Ａまたは第２の測位演算部５００Ｂが故障していると判定し、第３の故障判定信号を１として状態判定部９０１へと出力する。

　なお、第１の測位演算部５００Ａまたは第２の測位演算部５００Ｂからの測位不能信号が１である場合には、第１の自位置または第２の自位置が求められないことになる。この場合、第３の故障判定部８００は、以下のように動作する。第１の測位演算部５００Ａまたは第２の測位演算部５００Ｂの一方からの測位不能信号が１であり、他方からの測位不能信号が０であるの場合には、第３の故障判定部８００は、第３の故障判定信号を１として状態判定部９０１へと出力する。また、第１の測位演算部５００Ａおよび第２の測位演算部５００Ｂの両方からの測位不能信号が１である場合には、第３の故障判定部８００は、第３の故障判定信号を０として状態判定部９０１へと出力する。第３の故障判定部８００は、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、第３の故障判定部８００は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。メモリとプロセッサによる構成は、図５と同様となる。

　次に、状態判定部９０１について述べる。状態判定部９０１は、第１の故障判定信号と、第２の故障判定信号と、第３の故障判定信号とに基づいて、衛星測位システム用受信機１Ｂの故障の有無と故障箇所とを判定する。図１０は、本発明の実施の形態２による衛星測位システム用受信機１Ｂにおける状態判定部９０１の構成の一例を示す図である。状態判定部９０１は、地図情報記憶部９１０と、故障箇所判定部９２１と、自位置記憶部９３０とを備える。地図情報記憶部９１０および自位置記憶部９３０は、実施の形態１の図８に示すものと同様のものである。故障箇所判定部９２１は、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、故障箇所判定部９２１は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。メモリとプロセッサによる構成は、図５と同様となる。

　故障箇所判定部９２１には、第１の故障判定信号と、第２の故障判定信号と、第３の故障判定信号とが入力され、故障箇所判定部９２１は、表２にしたがって、衛星測位システム用受信機１Ｂの故障の有無と故障箇所とを判定する。第１の故障判定信号、第２の故障判定信号および第３の故障判定信号の全てが０の場合には、故障箇所判定部９２１は、衛星測位システム用受信機１Ｂに故障箇所がないと判定する（表２の種別１～３）。第１の故障判定信号および第２の故障判定信号が０で、第３の故障判定信号が１の場合には、故障箇所判定部９２１は、第１の測位演算部５００Ａまたは第２の測位演算部５００Ｂが故障していると判定する（表２の種別４）。

　第１の故障判定信号が０で、第２の故障判定信号が１の場合には、故障箇所判定部９２１は、第１の復調部４００Ａまたは第２の復調部４００Ｂが故障していると判定する（表２の種別５、６）。第１の故障判定信号が１の場合には、故障箇所判定部９２１は、ＲＦ受信部３００が故障していると判定する（表２の種別７～１０）。故障箇所判定部９２１は、以上のように衛星測位システム用受信機１Ｂの故障の有無と故障箇所とを判定する。さらに、故障箇所判定部９２１は、衛星測位システム用受信機１Ｂに故障がないと判定されたにもかかわらず、第１の測位演算部５００Ａからの測位不能信号が１となった場合に（表２の種別２、３）、その要因を推定する機能も有する。この機能については、実施の形態１で述べたものと同様である。

　最後に、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｂの変形例について述べる。まず、第１の変形例について述べる。図９に示す衛星測位システム用受信機１Ｂは、第１の測位演算部５００Ａおよび第２の測位演算部５００Ｂからなる２重系の測位演算部を備えているが、３つ以上の多重系の測位演算部を備えてもよい。この場合、第３の故障判定部８００は多数決判定を行い、少数となる結果を出力した測位演算部が故障状態であると判定する。以上が、第１の変形例である。次に、第２の変形例について述べる。図９に示す衛星測位システム用受信機１Ｂは、第１の測位演算部５００Ａからの測位不能信号が入力される状態判定部９０１を備えているが、第２の測位演算部５００Ｂからの測位不能信号が入力される状態判定部９０１を備えてもよい。以上が、第２の変形例である。

　本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｂは、以上のように動作する。本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｂによれば、第１の測位演算部５００Ａまたは第２の測位演算部５００Ｂの故障も検知できるので、衛星測位システム用受信機１Ｂに故障が生じている場合に、故障の有無と故障箇所とをより確実に検知することができる。また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｂは、実施の形態１で述べたのと同様の効果も有する。

実施の形態３．
　実施の形態２の衛星測位システム用受信機は、２重系の復調部を備え、それぞれの復調部で捕捉された衛星を比較することで、復調部の故障診断を行う構成であった。これに対して、本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、２重系の復調部を備えることなく、復調部の故障診断を行う構成となる。本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、衛星測位システム用受信機が捕捉できない位置を飛行している衛星を選択し、選択された衛星から送信される第１の衛星信号を模擬する第１の模擬信号を生成する。また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、第１の模擬信号を帯域変換して第２の模擬信号を生成し、第２の模擬信号を復調部で復調し、復調結果に基づいて復調部の故障を判定する。なお、本実施の形態の衛星測位システム用受信機において、第１の模擬信号の所定の周波数帯域には、ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の検査信号が合成される。

　図１１は、本発明の実施の形態３による衛星測位システム用受信機１Ｃの構成を示す図である。本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｃと、図９に示す衛星測位システム用受信機１Ｂとは、次の４点で異なっている。第１の相違点は、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｃは、検査信号生成部１００および検査信号送信部２００の代わりに模擬信号生成部１１００および模擬信号送信部２０１を備える点である。第２の相違点は、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｃは、第２の復調部４００Ｂを備えず、第１の復調部４０１Ａのみを備える点である。第３の相違点は、図１１に示す第１の復調部４０１Ａの動作が、図９に示す第１の復調部４００Ａの動作とは異なる点である。第４の相違点は、図１１に示す第２の故障判定部７０１の動作が、図９に示す第２の故障判定部７００の動作とは異なる点である。なお、図９に示す衛星測位システム用受信機１Ｂと同様のものには同一の番号を付し、説明を省略する。

　まず、模擬信号生成部１１００について述べる。図１２は、本発明の実施の形態３による衛星測位システム用受信機１Ｃにおける模擬信号生成部１１００の構成の一例を示す図である。模擬信号生成部１１００は、衛星情報記憶部１１１０と、拡散コード読み出し部１１２０と、選択制御部１１３０と、ＤＡコンバータ１０３Ｂと、混合器３０３Ｂと、局部発振器３０４Ｂと、増幅器１０４Ｂと、検査信号生成部１００とを備える。衛星情報記憶部１１１０は、予め全衛星の拡散コード信号波形と、衛星の軌道計算に必要となる６個の軌道要素を含む情報とを衛星情報として予め記憶している。衛星情報記憶部１１１０に記憶される衛星情報は、例えば、無線ネットワークを通じて、エフェメリス、アルマナック、または２行軌道要素形式を受信することで、最新の情報に更新される。

　選択制御部１１３０には、第１の測位演算部５００Ａから出力される自位置と測位不能信号とが入力される。選択制御部１１３０は、自位置を記憶する機能も有しており、測位不能信号が０の間、記憶される自位置を最新の情報に更新し続ける。なお、選択制御部１１３０は、後述する故障診断時には自位置の更新を停止する構成としてもよい。また、選択制御部１１３０は、自身に記憶されている最新の自位置と衛星情報記憶部１１１０に記憶されている衛星情報とから、衛星測位システム用受信機１Ｃで捕捉される可能性がない衛星のうちの１つを選択する。さらに、選択制御部１１３０は、選択した衛星の識別情報を第１の復調部４０１Ａおよび第２の故障判定部７０１へと出力する。

　拡散コード読み出し部１１２０は、選択制御部１１３０によって制御され、選択された衛星の拡散コード信号波形を衛星情報記憶部１１１０から読み出し、ＤＡコンバータ１０３Ｂへと出力する。選択制御部１１３０および拡散コード読み出し部１１２０は、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、選択制御部１１３０および拡散コード読み出し部１１２０は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。メモリとプロセッサによる構成は、図５と同様となる。

　ここで、選択制御部１１３０が、捕捉する可能性がない衛星を選択する方法について述べる。選択制御部１１３０は、衛星情報記憶部１１１０に記憶されている衛星情報を用いて、それぞれの衛星の絶対座標を計算し、自位置の絶対座標からそれぞれの衛星の仰角θを求める。ここで衛星の仰角θは地表面に接する水平面を基準とした上下方向の角度として定義している。衛星測位システム用受信機１Ｃは、水平を基準として上向きに位置する衛星からの信号は受信する可能性があるが、下向きに位置する衛星からの信号は受信する可能性がない。つまり、衛星の仰角θが負となる衛星を捕捉する可能性はなく、その衛星から送信される第１の衛星信号を受信することはない。

　ＤＡコンバータ１０３Ｂは、拡散コード読み出し部１１２０から入力された拡散コード信号波形をアナログ信号に変換する。混合器３０３Ｂは、ＤＡコンバータ１０３Ｂから出力されるアナログ信号と、局部発振器３０４Ｂで生成される正弦波と混合し、ベースバンド周波数帯域の信号をＲＦ周波数帯域の信号に帯域変換する。混合器３０３Ｂから出力されるＲＦ周波数帯域の信号を第３の模擬信号と呼ぶ。第３の模擬信号の周波数帯域は、第１の衛星信号の周波数帯域と同一となる。検査信号生成部１００は、実施の形態１の図２に示したものと同様のものであり、ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の検査信号を生成する。増幅器１０４Ｂは、第３の模擬信号を所定の信号レベルに増幅するとともに、増幅された第３の模擬信号と第１の検査信号とを合成し、第１の模擬信号として出力する。したがって、第１の模擬信号の所定の周波数帯域には、第１の検査信号が合成されている。言い換えると、第１の模擬信号の所定の周波数帯域には、ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の検査信号が含まれている。

　実施の形態１で述べた通り、第１の検査信号の周波数または周波数帯域は、第１の衛星信号の周波数帯域と重ならないように設定される。一方、第３の模擬信号の周波数帯域は、第１の衛星信号の周波数帯域と同一となる。したがって、第１の検査信号の周波数または周波数帯域と、第３の模擬信号の周波数帯域とは重ならない。このことから、第１の模擬信号のうちの所定の周波数帯域に第３の模擬信号が存在し、第３の模擬信号とは異なる所定の周波数帯域に第１の検査信号が存在する。模擬信号生成部１１００は、以上のように動作し、ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の模擬信号を生成する。

　次に、第１の模擬信号が第２の模擬信号に変換され、第１の復調部４０１Ａに入力されるまでの経路について述べる。第１の模擬信号は、模擬信号送信部２０１に入力される。模擬信号送信部２０１は、第１の模擬信号をＲＦ受信部３００へと送信する。ＲＦ受信部３００で受信された第１の模擬信号は、ＲＦ周波数帯域からベースバンド周波数帯域に帯域変換されて、第２の模擬信号となる。第１の模擬信号のうち、第３の模擬信号の周波数帯域は、第１の衛星信号の周波数帯域と同一である。したがって、第２の模擬信号のうち、第３の模擬信号に対応する周波数成分の信号は、第１のフィルタ３０６によって第２の模擬信号から取り出され、ＡＤコンバータ３０８Ａでデジタル信号に変換される。すなわち、第２の模擬信号のうち、第３の模擬信号がベースバンド周波数帯域に変換された信号は、第１のフィルタ３０６を通過後にＡＤコンバータ３０８Ａでデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された第２の模擬信号は、第２の衛星信号と重畳されて第１の復調部４０１Ａへと出力される。

　一方、第２の模擬信号のうち、第１の検査信号に対応する周波数成分の信号は、第２のフィルタ３０７によって第２の模擬信号から取り出され、第２の検査信号となる。すなわち、第２の模擬信号のうち、第１の検査信号がベースバンド周波数帯域に変換された信号は、第２のフィルタ３０７を通過して、第２の検査信号となる。第２のフィルタ３０７から出力された第２の検査信号は、ＡＤコンバータ３０８Ｂでデジタル信号に変換され、第１の故障判定部６００へと出力される。第２の検査信号は、第１の模擬信号に含まれる第１の検査信号が、ＲＦ周波数帯域からベースバンド周波数帯域に帯域変換された信号である。したがって、第２の検査信号は、第２の模擬信号のうち、第１の検査信号の周波数帯域により決定される周波数帯域の信号である。

　次に、第１の復調部４０１Ａについて述べる。図１３は、本発明の実施の形態３による衛星測位システム用受信機１Ｃにおける第１の復調部４０１Ａの構成の一例を示す図である。第１の復調部４０１Ａの構成は、図６に示す第１の復調部４００Ａの構成とほぼ同一であるが、模擬信号生成部１１００で選択された衛星の識別情報が、制御部４１１に入力される点で異なる。また、第１の復調部４０１Ａは、以下で述べるように故障診断のための動作を行う点で、第１の復調部４００Ａとは異なっている。

　故障診断時には、第１の復調部４０１Ａが備える制御部４１１は、故障診断を行うチャンネルを選択する。例えば、第１のチャンネル４３０Ａが選択されたと仮定する。第１のチャンネル４３０Ａの構成は、図７に示す通りである。第１のチャンネル４３０Ａにおいて、コード生成部４３１は、模擬信号生成部１１００で選択された衛星の拡散コード信号を生成し、相関演算部４３２はＲＦ受信部３００から入力された信号と拡散コード信号との相関値を計算する。制御部４１１は、計算された相関値に基づいて、故障診断のために選択された衛星が捕捉されたか否かを判断する。

　相関演算部４３２には、第１のフィルタ３０６を通過した第２の模擬信号と第２の衛星信号とが重畳された信号が入力されるので、選択されたチャンネルが正常である場合、選択されたチャンネルで故障診断のために選択された衛星が捕捉される。相関演算部４３２は、捕捉された衛星の識別情報を第２の故障判定部７０１へと出力する。衛星が捕捉されなかった場合には、相関演算部４３２は、衛星を捕捉していないことを示す信号を出力する。なお、故障診断を行っていないチャンネルについては、実施の形態１の述べたのと同様の処理を行う。なお、制御部４１１は、故障診断を行うチャンネルを１つずつ順番に選択してもよいし、複数チャンネルで同時に故障診断を行ってもよい。また、制御部４１１は、故障診断のための動作を常時行ってもよいし、所定の時間間隔で行ってもよい。

　なお、第１の復調部４０１Ａは、５つ以上のチャンネルを備えることが望ましい。また、第１の測位演算部５００Ａおよび第２の測位演算部５００Ｂは、故障診断を行っていないチャンネルから出力される相関値を用いて自位置を演算することが望ましい。故障診断を行っていないチャンネルからは、第２の衛星信号と拡散コードとの相関値が出力される。したがって、このように構成されることで、衛星測位システム用受信機１Ｃは、故障診断中にも自位置の演算を継続して行うことが可能となる。

　最後に、第２の故障判定部７０１について述べる。第２の故障判定部７０１は、第１の復調部４０１Ａにおける故障診断中に、模擬信号生成部１１００で選択された衛星が第１の復調部４０１Ａで捕捉されているか否かを判定する。選択された衛星が捕捉されていれば、第２の故障判定部７０１は、第１の復調部４０１Ａが正常であると判定し、第２の故障判定信号を０として状態判定部９０１へと出力する。選択された衛星が捕捉されていなければ、第２の故障判定部７０１は、第１の復調部４０１Ａが故障していると判定し、第２の故障判定信号を１として状態判定部９０１へと出力する。なお、第２の故障判定部７０１は、故障診断を行ったチャンネルの情報を第１の復調部４０１Ａから受け取り、どのチャンネルが故障しているかも出力してもよい。

　以上で述べたように、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｃにおいて、模擬信号生成部１１００は、所定の位置を飛行している衛星を選択して、選択された衛星から送信される衛星信号を模擬する第１の模擬信号を生成する。第１の模擬信号には第１の検査信号が含まれている。また、模擬信号送信部２０１は、第１の模擬信号を送信する。また、ＲＦ受信部３００は、第１の模擬信号と第１の衛星信号とを受信アンテナ３０１で受信し、第２の模擬信号と第２の衛星信号とを生成する。また、ＲＦ受信部３００は、第２の模擬信号のうち、所定の周波数帯域の信号を第１の復調部４０１Ａに出力し、別の所定の周波数帯域の信号を第２の検査信号として出力する。

　また、第１の復調部４０１Ａは、第２の模擬信号と拡散コードとの相関値を算出して模擬信号生成部で選択された衛星を捕捉し、第２の衛星信号と拡散コードとの相関値を算出して第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する。また、第１の測位演算部５００Ａおよび第２の測位演算部５００Ｂは、第２の衛星信号と拡散コードとの相関値を用いて自位置を演算する。また、第１の故障判定部６００は、第２の検査信号の信号強度を閾値と比較して、第１の故障判定信号を生成する。また、第２の故障判定部７０１は、模擬信号生成部１１００で選択された衛星が第１の復調部４０１Ａで捕捉されたか否かを判定して第２の故障判定信号を生成する。また、状態判定部９０１は、第１の故障判定信号と第２の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する。したがって、復調部を多重化することなく復調部の故障検知を行うことが出来る。また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｂは、実施の形態１および実施の形態２で述べたのと同様の効果も有する。

実施の形態４．
　実施の形態２および実施の形態３の衛星測位システム用受信機は、２重系の測位演算部を備え、それぞれの測位演算部の演算結果を比較することで、測位演算部の故障診断を行う構成であった。しかし、衛星測位システム用受信機は、２重系の測位演算部を備えることなく、測位演算部の故障診断を行う構成とすることもできる。本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、衛星測位システム用受信機が捕捉できない位置を飛行している衛星を少なくとも４つ選択し、選択された衛星から送信される第１の衛星信号を模擬する第１の模擬信号を生成する。また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、第１の模擬信号を帯域変換して第２の模擬信号を生成し、第２の模擬信号を復調部で復調し、測位演算部で自位置を求める。さらに、本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、求められた自位置に基づいて測位演算部の故障を判定する。

　図１４は、本発明の実施の形態４による衛星測位システム用受信機１Ｄの構成を示す図である。本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｄと、図１１に示す衛星測位システム用受信機１Ｃとは、次の３点で異なっている。第１の相違点は、図１４に示す模擬信号生成部１１０１の構成が、図１１に示す模擬信号生成部１１００の構成とは異なる点である。第２の相違点は、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｄは、第２の測位演算部５００Ｂを備えず、第１の測位演算部５００Ａのみを備える点である。第３の相違点は、図１４に示す第３の故障判定部８０１の動作が、図１１に示す第３の故障判定部８００の動作とは異なる点である。なお、図１１に示す衛星測位システム用受信機１Ｃと同様のものには同一の番号を付し、説明を省略する。

　まず、模擬信号生成部１１０１について述べる。図１５は、本発明の実施の形態４による衛星測位システム用受信機１Ｄにおける模擬信号生成部１１０１の構成の一例を示す図である。模擬信号生成部１１０１は、衛星情報記憶部１１１１と、選択制御部１１３１と、信号生成部１１４０と、合成部１１５０と、検査信号生成部１００とを備える。また、信号生成部１１４０は、第１の生成部１１６０Ａと、第２の生成部１１６０Ｂと、第３の生成部１１６０Ｃと、第４の生成部１１６０Ｄとを備える。衛星情報記憶部１１１１は、予め全衛星の拡散コード信号波形と、衛星の軌道計算に必要となる６個の軌道要素を含む情報とを衛星情報として予め記憶している。さらに、衛星情報記憶部１１１１は、各衛星の航法メッセージも衛星情報として予め記憶している。信号生成部１１４０は、選択制御部１１３１によって制御され、衛星情報を用いて４つの模擬信号を生成する。検査信号生成部１００は、実施の形態１の図２に示したものと同様のものであり、第１の検査信号を生成する。合成部１１５０は、信号を合成する合成回路であり、４つの模擬信号および第１の検査信号を合成する。

　選択制御部１１３１には、第１の測位演算部５００Ａから出力される自位置と測位不能信号とが入力される。選択制御部１１３１は、自位置を記憶する機能も有しており、後述する故障判定時ではなく、測位不能信号が０の間、記憶される自位置を最新の情報に更新し続ける。また、選択制御部１１３１は、自身に記憶されている最新の自位置と衛星情報記憶部１１１１に記憶されている衛星情報とから、衛星測位システム用受信機１Ｄで捕捉される可能性がない衛星のうちの任意の４つを選択する。また、選択制御部１１３１は、選択された４つの衛星の衛星情報を衛星情報記憶部１１１１から読み出すように、信号生成部１１４０を制御する。また、選択制御部１１３１は、選択されたそれぞれの衛星の位置と、所定の基準位置との距離差に応じて信号遅延時間を決定し、信号生成部１１４０に供給する。なお、信号遅延時間については後述する。

　ここで、選択制御部１１３１は、第１の生成部１１６０Ａ、第２の生成部１１６０Ｂ、第３の生成部１１６０Ｃおよび第４の生成部１１６０Ｄが、それぞれ別の衛星の衛星情報を読み出すように制御する。また、選択制御部１１３１は、選択した４つの衛星の識別情報を第１の復調部４０１Ａおよび第２の故障判定部７０１へと出力する。さらに、選択制御部１１３１は、基準位置の情報を第３の故障判定部８０１へと出力する。選択制御部１１３１は、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、選択制御部１１３１は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。メモリとプロセッサによる構成は、図５と同様となる。

　図１６は、本発明の実施の形態４による衛星測位システム用受信機１Ｄにおける第１の生成部１１６０Ａの構成の一例を示す図である。第１の生成部１１６０Ａは、拡散コード読み出し部１１２０と、ＤＡコンバータ１０３Ｂと、メッセージ読み出し部１１６１と、変調器１１６２と、遅延部１１６３と、混合器３０３Ｂと、局部発振器３０４Ｂと、増幅器１０４Ｂとを備える。拡散コード読み出し部１１２０は、選択制御部１１３１によって制御され、選択制御部１１３１によって指定された衛星の拡散コード信号波形を衛星情報記憶部１１１１から読み出し、ＤＡコンバータ１０３Ｂへと出力する。ＤＡコンバータ１０３Ｂは、拡散コード読み出し部１１２０から入力された拡散コード信号波形をアナログ信号に変換する。

　メッセージ読み出し部１１６１は、選択制御部１１３１によって指定された衛星の航法メッセージを衛星情報記憶部１１１１から読み出し、変調器１１６２へと出力する。変調器１１６２は、アナログ変換された拡散コード信号波形を用いて、航法メッセージを変調し、変調された信号を遅延部１１６３へと出力する。遅延部１１６３は、選択制御部１１３１から供給される信号遅延時間に応じて信号を遅延させる。混合器３０３Ｂは、遅延部１１６３によって遅延された信号と、局部発振器３０４Ｂによって生成された正弦波とを混合し、ベースバンド周波数帯域の信号をＲＦ周波数帯域の信号へと帯域変換する。増幅器１０４Ｂは、混合器３０３Ｂから出力される帯域変換された信号を所定の信号レベルに増幅し、第３の模擬信号として出力する。第３の模擬信号の周波数帯域は、第１の衛星信号の周波数帯域と同一となる。

　第１の生成部１１６０Ａは、以上のように動作する。なお、第２の生成部１１６０Ｂ、第３の生成部１１６０Ｃおよび第４の生成部１１６０Ｄも、第１の生成部１１６０Ａと同様の構成であり、第１の生成部１１６０Ａと同様に動作する。合成部１１５０は、信号生成部１１４０から出力される４つの第３の模擬信号および検査信号生成部１００から出力される第１の検査信号を合成して第１の模擬信号を生成し、模擬信号送信部２０１へと出力する。

　ここで、選択制御部１１３１が信号遅延時間を決定する方法について述べる。説明のために、選択制御部１１３１が選択した衛星を衛星Ａ、衛星Ｂ、衛星Ｃおよび衛星Ｄとする。選択制御部１１３１は、所定の基準位置と、選択された各衛星との距離Ｌａ、Ｌｂ、ＬｃおよびＬｄを計算する。（Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ＜Ｌｄ）とすると、最も基準位置に近い衛星Ａからの第１の衛星信号が基準位置に到達する時間と、二番目に基準位置に近い衛星Ｂからの第１の衛星信号が基準位置に到達する時間との時間差は（Ｌｂ－Ｌａ）／ｃとなる。なお、ｃは高速を表す。同様に、衛星Ａからの第１の衛星信号が基準位置に到達する時間と、衛星Ｃからの第１の衛星信号が基準位置に到達する時間との時間差は（Ｌｃ－Ｌａ）／ｃとなり、衛星Ａからの第１の衛星信号が基準位置に到達する時間と、衛星Ｄからの第１の衛星信号が基準位置に到達する時間との時間差は（Ｌｄ－Ｌａ）／ｃとなる。

　選択制御部１１３１は、最も基準位置に近い衛星Ａに対応する模擬信号については基準として信号遅延時間を０とする。また、選択制御部１１３１は、衛星Ｂに対応する模擬信号については信号遅延時間を（Ｌｂ－Ｌａ）／ｃとし、衛星Ｃに対応する模擬信号については信号遅延時間を（Ｌｃ－Ｌａ）／ｃとし、衛星Ｄに対応する模擬信号については信号遅延時間を（Ｌｄ－Ｌａ）／ｃとする。本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｄにおいて、模擬信号生成部１１０１は、以上のように動作し、ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の模擬信号を生成する。

　次に、第１の模擬信号が、第１の復調部４０１Ａに入力されるまでの経路について述べる。第１の模擬信号は、模擬信号送信部２０１に入力される。模擬信号送信部２０１は、第１の模擬信号をＲＦ受信部３００へと送信する。ＲＦ受信部３００で受信された第１の模擬信号は、ＲＦ周波数帯域からベースバンド周波数帯域に帯域変換されて、第２の模擬信号となる。第１の模擬信号のうち、第３の模擬信号の周波数帯域は、第１の衛星信号の周波数帯域と同一である。したがって、第２の模擬信号のうち、第３の模擬信号がベースバンド周波数帯域に変換された信号は、第１のフィルタ３０６を通過後にＡＤコンバータ３０８Ａでデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された第２の模擬信号は、第２の衛星信号と重畳されて第１の復調部４０１Ａへと出力される。

　次に、第１の復調部４０１Ａおよび第２の故障判定部７０１について述べる。第１の復調部４０１Ａおよび第２の故障判定部７０１の動作は、基本的には実施の形態３で述べた通りである。ただし、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｄでは、模擬信号生成部１１０１は、故障診断用に４つの衛星を選択しており、第１の復調部４０１Ａは、故障判定時には、選択された４つの衛星の拡散コード信号を用いて４つの相関値を演算する。第２の故障判定部７０１は、模擬信号生成部１１０１で選択された衛星が第１の復調部４０１Ａで捕捉されているか否かを判定して、第１の復調部４０１Ａの故障を判定する。なお、第１の復調部４０１Ａは、選択された４つの衛星以外の拡散コード信号も用いて、４つ以上の相関値を計算してもよい。

　最後に、第１の測位演算部５００Ａおよび第３の故障判定部８０１について述べる。第１の測位演算部５００Ａの動作は、基本的には実施の形態１～３で述べた通りである。ただし、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｄでは、第１の測位演算部５００Ａは、故障判定時には、模擬信号生成部１１０１によって選択された４つの衛星に対応する４つの相関値を用いて故障判定用の自位置を計算する。第３の故障判定部８０１には、第１の測位演算部５００Ａで計算された故障判定用の自位置と、模擬信号生成部１１０１から出力された基準位置の情報とが入力される。第３の故障判定部８０１は、第１の測位演算部５００Ａで計算された故障判定用の自位置と、基準位置とを比較することで、第１の測位演算部５００Ａの故障を判定する。

　第１の測位演算部５００Ａで計算された故障判定用の自位置と、基準位置との距離が、予め定められた閾値以下である場合には、第３の故障判定部８０１は、第１の測位演算部５００Ａが故障していないと判定し、第３の故障判定信号を０として状態判定部９０１へと出力する。一方、第１の測位演算部５００Ａで計算された故障判定用の自位置と、基準位置との距離が、予め定められた閾値を超えている場合には、第３の故障判定部８０１は、第１の測位演算部５００Ａが故障していると判定し、第３の故障判定信号を１として状態判定部９０１へと出力する。本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｄは、以上のように動作する。

　本発明の本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｄは、第３の故障判定部８０１を備える。また、模擬信号生成部１１０１は、少なくとも４つの衛星を選択し、選択された衛星から送信され基準位置で受信された場合の衛星信号を模擬する第１の模擬信号を生成する。また、測位演算部は、故障診断時には第２の模擬信号と拡散コードとの相関値を用いて故障診断用の自位置を演算する。また、第３の故障判定部は、故障診断用の自位置と基準位置とを比較して第３の故障判定信号を生成する。また、状態判定部は、第１の故障判定信号と第２の故障判定信号と第３の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する。したがって、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｄによれば、測位演算部を多重化することなく測位演算部の故障検知を行うことができる。また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｄは、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３で述べたのと同様の効果も有する。

実施の形態５．
　実施の形態２、実施の形態３および実施の形態４の衛星測位システム用受信機は、第１の故障判定部、第２の故障判定部および第３の故障判定部を備えた測位受信部を１つ備える構成であった。これに対して、本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、測位受信部を２つ備えることで、地図情報を使用することなく、衛星測位システム用受信機の故障と、受信アンテナの受信環境の悪化と、受信アンテナのレドームに汚れとを判定する。図１７は、本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機１Ｅの構成を示す図である。本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｅは、２つの測位受信部である第１の測位受信部２Ａおよび第２の測位受信部２Ｂと、状態判定部９０２とを備える。状態判定部９０２は、２つの測位受信部からの信号を用いて、衛星測位システム用受信機１Ｅの故障の有無と、故障箇所とを判定する。

　図１８は、本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機１Ｅにおける第１の測位受信部２Ａの構成の一例を示す図である。図１８に示す第１の測位受信部２Ａの構成は、図９に示す衛星測位システム用受信機１Ｂの構成から、状態判定部９０１を除いたものとなっている。また、図１９は、本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機１Ｅにおける第１の測位受信部２Ａの構成の別の一例を示す図である。図１９に示す第１の測位受信部２Ａの構成は、図１１に示す衛星測位システム用受信機１Ｃの構成から、状態判定部９０１を除いたものとなっている。さらに、図２０は、本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機１Ｅにおける第１の測位受信部２Ａの構成の別の一例を示す図である。図２０に示す第１の測位受信部２Ａの構成は、図１４に示す衛星測位システム用受信機１Ｄの構成から、状態判定部９０１を除いたものとなっている。なお、図９、図１１または図１４に示すものと同様のものには同一の番号を付し、説明を省略する。第２の測位受信部２Ｂも、第１の測位受信部２Ａと同様の構成となる。

　図２１は、本発明の実施の形態５による衛星測位システム用受信機１Ｅにおける受信アンテナの設置例を示す模式図である。図２１は、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｅを鉄道の車両３に設置した例を示している。第１の測位受信部２Ａの受信アンテナ３０１Ａと、第２の測位受信部２Ｂの受信アンテナ３０１Ｂとは、レドームの汚れが同時に付着することがなく、なおかつ、トンネルまたは遮蔽物による電波遮蔽の影響をほぼ同時に受けるような距離を離して、車両３に設置する。例えば、鉄道の車両３の前後または左右に受信アンテナ３０１Ａ、３０１Ｂを搭載する構成にすればよい。図２１では、車両３の前部に受信アンテナ３０１Ａを設置し、車両３の後部に受信アンテナ３０１Ｂを搭載する例を示している。

　図２１のように受信アンテナ３０１Ａ、３０１Ｂを設置した車両３が、トンネル内や建造物等によって電波が遮蔽される箇所を走行している場合には、第１の測位受信部２Ａから出力される測位不能信号と、第２の測位受信部２Ｂから出力される測位不能信号とは、共に１になる。また、受信アンテナ３０１Ａのレドームに汚れが付着した場合は、第１の測位受信部２Ａから出力される測位不能信号は１となるが、第２の測位受信部２Ｂから出力される測位不能信号は０となる。

　次に、状態判定部９０２について述べる。状態判定部９０２は、第１の測位受信部２Ａおよび第２の測位受信部２Ｂから出力される第１の故障判定信号と、第２の故障判定信号と、第３の故障判定信号とに基づいて、衛星測位システム用受信機１Ｅの故障の有無と故障箇所とを判定する。状態判定部９０２は、例えば、電子回路で構成される。別の例としては、状態判定部９０２は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。メモリとプロセッサによる構成は、図５と同様となる。状態判定部９０２は、表３にしたがって、衛星測位システム用受信機１Ｅの故障の有無と故障箇所とを判定する。

　なお、表３において、第１の故障判定信号が１と記載されている場合には、第１の測位受信部２Ａおよび第２の測位受信部２Ｂから出力される２つの第１の故障判定信号の少なくとも一方が１であることを表す。また、表３において、第１の故障判定信号が０と記載されている場合には、第１の測位受信部２Ａおよび第２の測位受信部２Ｂから出力される２つの第１の故障判定信号の両方が０であることを表す。これは、第２の故障判定信号および第３の故障判定信号についても同様である。

　第１の故障判定信号、第２の故障判定信号および第３の故障判定信号の全てが０の場合には、状態判定部９０２は、衛星測位システム用受信機１Ｅに故障箇所がないと判定する（表３の種別１～４）。第１の故障判定信号および第２の故障判定信号が０で、第３の故障判定信号が１の場合には、状態判定部９０２は、第１の測位受信部２Ａまたは第２の測位受信部２Ｂの測位演算部が故障していると判定する（表３の種別５）。第１の故障判定信号が０で、第２の故障判定信号が１の場合には、状態判定部９０２は、第１の測位受信部２Ａまたは第２の測位受信部２Ｂの復調部が故障していると判定する（表３の種別６、７）。第１の故障判定信号が１の場合には、状態判定部９０２は、第１の測位受信部２Ａまたは第２の測位受信部２ＢのＲＦ受信部が故障していると判定する（表２の種別８～１１）。状態判定部９０２は、以上のように衛星測位システム用受信機１Ｅの故障の有無と故障箇所とを判定する。

　さらに、状態判定部９０２は、衛星測位システム用受信機１Ｅに故障がないと判定されたにもかかわらず、第１の測位受信部２Ａまたは第２の測位受信部２Ｂから出力される測位不能信号が１となった場合に（表２の種別２～４）、その要因を推定する機能も有する。第１の測位受信部２Ａから出力される測位不能信号と、第２の測位受信部２Ｂから出力される測位不能信号とが、両方とも０である場合には、状態判定部９０２は、衛星測位システム用受信機１Ｅが正常であると判定する（表３の種別１）。

　第１の測位受信部２Ａから出力される測位不能信号が０であり、第２の測位受信部２Ｂから出力される測位不能信号が１である場合には、状態判定部９０２は、第２の測位受信部２Ｂの受信アンテナ３０１Ｂに汚れが付着していると判定する（表３の種別２）。第１の測位受信部２Ａから出力される測位不能信号が１であり、第２の測位受信部２Ｂから出力される測位不能信号が０である場合には、状態判定部９０２は、第１の測位受信部２Ａの受信アンテナ３０１Ａに汚れが付着していると判定する（表３の種別３）。第１の測位受信部２Ａから出力される測位不能信号と、第２の測位受信部２Ｂから出力される測位不能信号とが、両方とも１である場合には、状態判定部９０２は、受信環境が悪化していると判定する（表３の種別４）。

　本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｅは、以上のように動作する。本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｅによれば、地図情報を使用することなく、衛星測位システム用受信機１Ｅの故障と、受信アンテナの受信環境の悪化と、受信アンテナのレドームの汚れとを判定することができる。また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｅは、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３および実施の形態４で述べたのと同様の効果も有する。

実施の形態６．
　実施の形態３の衛星測位システム用受信機は、模擬信号生成部の中に検査信号生成部を設けて、検査信号を含んだ模擬信号を生成し、検査信号を用いてＲＦ受信部の故障検知を行う構成であった。これに対して、本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、検査信号を用いることなく、ＲＦ受信部の故障検知を行う。

　図２２は、本発明の実施の形態６による衛星測位システム用受信機１Ｆの構成の一例を示す図である。図２２に示す衛星測位システム用受信機１Ｆと、図１１に示す衛星測位システム用受信機１Ｃとは、次の３点で異なっている。第１の相違点は、図２２に示す模擬信号生成部１１０２の構成が、図１１に示す模擬信号生成部１１００の構成とは異なる点である。第２の相違点は、図２２に示すＲＦ受信部３１０の構成が、図１１に示すＲＦ受信部３００の構成とは異なる点である。第３の相違点は、図２２に示す第１の故障判定部６０１の動作が、図１１に示す第１の故障判定部６００の動作とは異なる点である。なお、図１１に示すものと同様のものには、同一の番号を付し、説明を省略する。

　まず、模擬信号生成部１１０２について述べる。図２３は、本発明の実施の形態６による衛星測位システム用受信機１Ｆにおける模擬信号生成部１１０２の構成の一例を示す図である。模擬信号生成部１１０２は、衛星情報記憶部１１１０と、拡散コード読み出し部１１２０と、選択制御部１１３０と、ＤＡコンバータ１０３Ｂと、混合器３０３Ｂと、局部発振器３０４Ｂと、増幅器１０４Ｃを備える。図２３に示す模擬信号生成部１１０２と、図１２に示す模擬信号生成部１１００とは、次の２点で異なっている。

　第１の相違点は、図２３に示す模擬信号生成部１１０２は、検査信号生成部１００を備えない点である。第２の相違点は、図２３に示す増幅器１０４Ｃは、図１２に示す増幅器１０４Ｂとは動作が異なる点である。なお、図１２に示すものと同様のものには、同一の番号を付し、説明を省略する。図２３に示す増幅器１０４Ｃは、混合器３０３Ｂから出力される第３の模擬信号を増幅して第１の模擬信号として出力する。すなわち、本実施の形態の模擬信号生成部１１０２では、第１の模擬信号には第１の検査信号が含まれない。

　次に、まずＲＦ受信部３１０について述べる。図２４は、本発明の実施の形態６による衛星測位システム用受信機１ＦにおけるＲＦ受信部３１０の構成を示す図である。図２４に示すＲＦ受信部３１０は、信号分波器３０５、第２のフィルタ３０７およびＡＤコンバータ３０８Ｂを備えない点で、図３に示すＲＦ受信部３００とは異なっている。なお、図３に示すものと同様のものには同一の番号を付し、説明を省略する。図２４に示すＲＦ受信部３１０においては、ＡＤコンバータ３０８Ａから出力される信号が第１の復調部４０１Ａおよび第１の故障判定部６０１の２ヶ所に出力される。ＡＤコンバータ３０８Ａからは、第２の衛星信号と第２の模擬信号とが重畳されたデジタル信号が出力される。

　次に第１の故障判定部６０１について述べる。第１の故障判定部６０１は、所定の周波数帯域におけるＲＦ受信部３１０から出力される信号の強度に基づいて、ＲＦ受信部３１０の故障を診断する。受信アンテナ３０１を含むＲＦ受信部３１０が正常に機能している場合、第２の衛星信号と第２の模擬信号とは、ＲＦ周波数帯域からベースバンド周波数帯域に帯域変換された信号となる。したがって、第１の故障判定部６０１は、ベースバンド周波数帯域におけるＲＦ受信部３１０から出力される信号の強度に基づいて、ＲＦ受信部３１０の故障を診断する。

　第１の故障判定部６０１は、ベースバンド周波数帯域において、ＲＦ受信部３１０から出力される信号の強度が予め決定される閾値を超えている場合には、ＲＦ受信部３１０が正常であると判定する。一方、第１の故障判定部６０１は、ベースバンド周波数帯域において、ＲＦ受信部３１０から出力される信号の強度が予め決定される閾値以下である場合には、ＲＦ受信部３１０が異常であると判定する。レドームの汚れや周囲環境などによって、第１の衛星信号が受信できないような場合であっても、ＲＦ受信部３１０が正常に機能していれば、ＲＦ受信部３１０からは第２の模擬信号が出力される。したがって、第１の模擬信号の強度に応じて閾値を設定することによって、ＲＦ受信部３１０の故障を判定することができる。

　次に第１の模擬信号の信号強度について説明する。一般的に測位衛星から発せられた第１の衛星信号は地上に到達するまでに大きく減衰する。したがって、ＲＦ受信部３１０で受信される第１の衛星信号は、ノイズフロア（Ｎｏｉｓｅ　Ｆｌｏｏｒ）に埋もれている。ノイズフロアとは、電子回路において、電子回路自身が発生する雑音の強度を意味する。第１の模擬信号の信号強度はノイズフロアより強くする必要がある。なお、第１の模擬信号が使用する衛星は、自位置の測位に用いる衛星と異なるので、第１の模擬信号の強度をノイズフロアより強くした場合でも、通常の測位には影響は及ばない。

　本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｆによれば、検査信号を使用せずにＲＦ受信部３１０の故障を判定することができるので、構成が簡略になる。また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｆは、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３で述べたのと同様の効果も有する。

実施の形態７．
　実施の形態４の衛星測位システム用受信機は、模擬信号生成部の中に検査信号生成部を設けて、検査信号を含んだ模擬信号を生成し、検査信号を用いてＲＦ受信部の故障検知を行う構成であった。これに対して、本実施の形態の衛星測位システム用受信機は、検査信号を用いることなく、ＲＦ受信部の故障検知を行う。

　図２５は、本発明の実施の形態７による衛星測位システム用受信機１Ｇの構成の一例を示す図である。図２５に示す衛星測位システム用受信機１Ｇと、図１４に示す衛星測位システム用受信機１Ｄとは、次の３点で異なっている。第１の相違点は、図２５に示す模擬信号生成部１１０３の構成が、図１４に示す模擬信号生成部１１０１の構成とは異なる点である。第２の相違点は、図２５に示すＲＦ受信部３１０の構成が、図１４に示すＲＦ受信部３００の構成とは異なる点である。第３の相違点は、図２５に示す第１の故障判定部６０１の動作が、図１４に示す第１の故障判定部６００の動作とは異なる点である。なお、図１４に示すものと同様のものには、同一の番号を付し、説明を省略する。また、ＲＦ受信部３１０および第１の故障判定部６０１は、図２２に示すものと同様であり、説明を省略する。

　まず、模擬信号生成部１１０３について述べる。図２６は、本発明の実施の形態７による衛星測位システム用受信機１Ｇにおける模擬信号生成部１１０３の構成の一例を示す図である。模擬信号生成部１１０３は、衛星情報記憶部１１１１と、選択制御部１１３１と、信号生成部１１４０と、合成部１１５１とを備える。また、信号生成部１１４０は、第１の生成部１１６０Ａと、第２の生成部１１６０Ｂと、第３の生成部１１６０Ｃと、第４の生成部１１６０Ｄとを備える。図２６に示す模擬信号生成部１１０３と、図１５に示す模擬信号生成部１１０１とは、次の２点で異なっている。

　第１の相違点は、図２６に示す模擬信号生成部１１０３は、検査信号生成部１００を備えない点である。第２の相違点は、図２６に示す合成部１１５１は、図１５に示す合成部１１５０とは動作が異なる点である。なお、図１５に示すものと同様のものには、同一の番号を付し、説明を省略する。図２６に示す合成部１１５１は、信号生成部１１４０から出力される４つの第３の模擬信号を合成して第１の模擬信号を生成し、模擬信号送信部２０１へと出力する。すなわち、本実施の形態の模擬信号生成部１１０３では、第１の模擬信号には第１の検査信号が含まれない。

　模擬信号送信部２０１は、第１の模擬信号を送信する。ＲＦ受信部３１０および第１の故障判定部６０１の動作は、実施の形態６で述べた動作と同様である。また、第１の復調部４０１Ａ、第１の測位演算部５００Ａ、第２の故障判定部７０１、第３の故障判定部８０１、状態判定部９０１の動作は、実施の形態４で述べた動作と同様である。

　本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｇによれば、検査信号を使用せずにＲＦ受信部３１０の故障を判定することができるので、構成が簡略になる。また、本実施の形態の衛星測位システム用受信機１Ｇは、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３および実施の形態４で述べたのと同様の効果も有する。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ　衛星測位システム用受信機、２Ａ　第１の測位受信部、２Ｂ　第２の測位受信部、３　車両、１００　検査信号生成部、１０１　波形メモリ、１０２　データ読み出し部、１０３、１０３Ｂ　ＤＡコンバータ、１０４、１０４Ｂ、１０４Ｃ　増幅器、２００　検査信号送信部、２０１　模擬信号送信部、３００、３１０　ＲＦ受信部、３０１、３０１Ａ、３０１Ｂ　受信アンテナ、３０２　低雑音増幅器、３０３、３０３Ｂ　混合器、３０４、３０４Ｂ　局部発振器、３０５　信号分波器、３０６　第１のフィルタ、３０７　第２のフィルタ、３０８Ａ、３０８Ｂ　ＡＤコンバータ、４００Ａ、４０１Ａ　第１の復調部、４００Ｂ　第２の復調部、４１０、４１１　制御部、４２０　復調回路、４３０Ａ　第１のチャンネル、４３０Ｂ　第２のチャンネル、４３０Ｃ　第３のチャンネル、４３０Ｄ　第４のチャンネル、４３１　コード生成部、４３２　相関演算部、５００Ａ　第１の測位演算部、５００Ｂ　第２の測位演算部、６００、６０１　第１の故障判定部、６１０　周波数解析部、６２０　判定部、７００、７０１　第２の故障判定部、８００、８０１　第３の故障判定部、９００、９０１、９０２　状態判定部、９１０　地図情報記憶部、９２０、９２１　故障箇所判定部、９３０　自位置記憶部、１００１　プロセッサ、１００２　メモリ、１００３　データバス、１１００、１１０１、１１０２、１１０３　模擬信号生成部、１１１０、１１１１　衛星情報記憶部、１１２０　拡散コード読み出し部、１１３０、１１３１　選択制御部、１１４０　信号生成部、１１５０、１１５１　合成部、１１６０Ａ　第１の生成部、１１６０Ｂ　第２の生成部、１１６０Ｃ　第３の生成部、１１６０Ｄ　第４の生成部、１１６１　メッセージ読み出し部、１１６２　変調器、１１６３　遅延部。

Claims

　ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の検査信号を生成する検査信号生成部と、
　前記第１の検査信号を送信する検査信号送信部と、
　前記第１の検査信号と衛星から送信される第１の衛星信号とを受信アンテナで受信し、それぞれベースバンド周波数帯域の周波数を有する第２の検査信号と第２の衛星信号とを生成するＲＦ受信部と、
　前記第２の衛星信号と衛星毎に決められた拡散コードとの第１の相関値を算出して前記第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する第１の復調部と、
　前記第２の衛星信号と前記拡散コードとの第２の相関値を算出して前記第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する第２の復調部と、
　前記第１の相関値を用いて自位置を演算する測位演算部と、
　前記第２の検査信号の信号強度を所定の閾値と比較して第１の故障判定信号を生成する第１の故障判定部と、
　前記第１の復調部で捕捉された衛星と前記第２の復調部で捕捉された衛星とを比較して第２の故障判定信号を生成する第２の故障判定部と、
　前記第１の故障判定信号と前記第２の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する状態判定部と
を備えることを特徴とする衛星測位システム用受信機。
　第３の故障判定部を備え、
　前記測位演算部は、前記第１の相関値を用いて第１の自位置を演算する第１の測位演算部と、前記第２の相関値を用いて第２の自位置を演算する第２の測位演算部とを有しており、
　前記第３の故障判定部は、前記第１の自位置と前記第２の自位置とを比較して第３の故障判定信号を生成し、
　前記状態判定部は、前記第１の故障判定信号と前記第２の故障判定信号と前記第３の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の衛星測位システム用受信機。
　前記検査信号送信部は、前記受信アンテナの近傍に配置された信号線で構成され、前記受信アンテナとの間に生じる微弱な電気的結合を用いて前記第１の検査信号を前記受信アンテナに送信する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の衛星測位システム用受信機。
　所定の位置を飛行している衛星から送信される衛星信号を模擬する第１の模擬信号を生成する模擬信号生成部と、
　前記第１の模擬信号を送信する模擬信号送信部と、
　前記第１の模擬信号と衛星から送信される第１の衛星信号とを受信アンテナで受信し、それぞれベースバンド周波数帯域の周波数を有する第２の模擬信号と第２の衛星信号とを生成するＲＦ受信部と、
　前記第２の模擬信号と衛星毎に決められた拡散コードとの相関値を算出して前記模擬信号生成部で模擬された衛星を捕捉し、前記第２の衛星信号と衛星毎に決められた拡散コードとの相関値を算出して前記第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する復調部と、
　前記第２の衛星信号と前記拡散コードとの前記相関値を用いて自位置を演算する測位演算部と、
　前記第２の模擬信号の信号強度を所定の閾値と比較して第１の故障判定信号を生成する第１の故障判定部と、
　前記模擬信号生成部で模擬された衛星が前記復調部で捕捉されたか否かを判定して第２の故障判定信号を生成する第２の故障判定部と、
　前記第１の故障判定信号と前記第２の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する状態判定部と
を備えることを特徴とする衛星測位システム用受信機。
　前記第１の模擬信号の所定の周波数帯域には第１の検査信号が含まれ、
　前記第１の故障判定部は、前記第１の検査信号が含まれる周波数帯域により決定される周波数帯域において前記第２の模擬信号の信号強度を所定の閾値と比較して前記第１の故障判定信号を生成することを特徴とする請求項４に記載の衛星測位システム用受信機。
　前記所定の位置は、前記自位置において前記復調部で捕捉できない位置であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の衛星測位システム用受信機。
　第３の故障判定部を備え、
　前記測位演算部は、第１の自位置を演算する第１の測位演算部と、第２の自位置を演算する第２の測位演算部とを有しており、
　前記第３の故障判定部は、前記第１の自位置と前記第２の自位置とを比較して第３の故障判定信号を生成し、
　前記状態判定部は、前記第１の故障判定信号と前記第２の故障判定信号と前記第３の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する
ことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の衛星測位システム用受信機。
　第３の故障判定部を備え、
　前記模擬信号生成部は、少なくとも４つの衛星を選択し、選択された衛星から送信され基準位置で受信された場合の衛星信号を模擬する第１の模擬信号を生成し、
　前記測位演算部は、故障診断時には前記第２の模擬信号と前記拡散コードとの相関値を用いて故障診断用の自位置を演算し、
　前記第３の故障判定部は、前記故障診断用の自位置と前記基準位置とを比較して第３の故障判定信号を生成し、
　前記状態判定部は、前記第１の故障判定信号と前記第２の故障判定信号と前記第３の故障判定信号とを用いて故障の有無と故障箇所とを判定する
ことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の衛星測位システム用受信機。
　前記模擬信号送信部は、前記受信アンテナの近傍に配置された信号線で構成され、前記受信アンテナとの間に生じる微弱な電気的結合を用いて前記第１の模擬信号を前記受信アンテナに送信する
ことを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の衛星測位システム用受信機。
　前記状態判定部は、
　前記第１の衛星信号が遮られる電波遮蔽箇所を記憶する地図情報記憶部と、
　前記測位演算部で演算された最新の前記自位置を記憶する自位置記憶部とを備え、
　前記電波遮蔽箇所と前記自位置とを比較して、前記測位演算部が前記自位置を演算できない場合に演算できない要因を判定することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の衛星測位システム用受信機。
　前記状態判定部は、前記自位置が前記電波遮蔽箇所から所定の範囲内である場合には、前記第１の衛星信号の受信環境が悪化していると判定し、前記自位置が前記電波遮蔽箇所から所定の範囲内でない場合には、前記受信アンテナのレドームに汚れが付着していると判定することを特徴とする請求項１０に記載の衛星測位システム用受信機。
　前記第１の検査信号の周波数帯域は前記第１の衛星信号の周波数帯域とは異なることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の衛星測位システム用受信機。
　２つの測位受信部と１つの状態判定部とを備え、
　前記測位受信部は、
　ＲＦ周波数帯域の周波数を有する第１の検査信号を生成する検査信号生成部と、
　前記第１の検査信号を送信する検査信号送信部と、
　前記第１の検査信号と衛星から送信される第１の衛星信号とを受信アンテナで受信し、それぞれベースバンド周波数帯域の周波数を有する第２の検査信号と第２の衛星信号とを生成するＲＦ受信部と、
　前記第２の衛星信号と衛星毎に決められた拡散コードとの第１の相関値を算出して前記第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する第１の復調部と、
　前記第２の衛星信号と前記拡散コードとの第２の相関値を算出して前記第１の衛星信号を送信した衛星を捕捉する第２の復調部と、
　前記第１の相関値を用いて自位置を演算し、前記自位置を演算できたか否かを通知する測位不能信号を出力する測位演算部と、
　前記第２の検査信号の信号強度を所定の閾値と比較して第１の故障判定信号を生成する第１の故障判定部と、
　前記第１の復調部で捕捉された衛星と前記第２の復調部で捕捉された衛星とを比較して第２の故障判定信号を生成する第２の故障判定部と
を備え、
　前記状態判定部は、２つの前記測位演算部から出力される前記第１の故障判定信号と前記第２の故障判定信号と前記測位不能信号とを用いて、故障の有無と故障箇所とを判定するとともに、前記測位演算部が前記自位置を演算できない場合に要因を判定することを特徴とする衛星測位システム用受信機。