JP3512068B2 - 測位システムにおける時間同期方法およびｇｐｓ受信装置 - Google Patents
測位システムにおける時間同期方法およびｇｐｓ受信装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばＧＰＳ
（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅ
ｍ）において、ＧＰＳ衛星からの電波の時間同期を取る
場合に適用して好適な、時間同期方法およびその方法を
適用するＧＰＳ受信装置に関する。
（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅ
ｍ）において、ＧＰＳ衛星からの電波の時間同期を取る
場合に適用して好適な、時間同期方法およびその方法を
適用するＧＰＳ受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数個の人工衛星を利用して移動体の位
置を測定するＧＰＳシステムにおいては、衛星からの信
号電波の変調方式として、スペクトラム拡散変調方式が
用いられている。例えば、民生用ＧＰＳ受信機の場合に
は、ＧＰＳ衛星（Ｎａｖｓｔａｒ）からのＣ／Ａコード
（Ｃｏｒｓｅ Ａｑｕｉｓｉｔｉｏｎコード）と呼ばれ
るスペクトラム拡散信号電波を受信して、測位演算を行
う。
置を測定するＧＰＳシステムにおいては、衛星からの信
号電波の変調方式として、スペクトラム拡散変調方式が
用いられている。例えば、民生用ＧＰＳ受信機の場合に
は、ＧＰＳ衛星（Ｎａｖｓｔａｒ）からのＣ／Ａコード
（Ｃｏｒｓｅ Ａｑｕｉｓｉｔｉｏｎコード）と呼ばれ
るスペクトラム拡散信号電波を受信して、測位演算を行
う。
【０００３】このＣ／ＡコードのＰＮ系列の符号は、衛
星ごとに異なっているが、どの衛星が、どのＰＮ系列の
符号を用いているかは、予めＧＰＳ受信機で検知できる
ようにされている。また、後述するような航法メッセー
ジによって、ＧＰＳ受信機では、どの衛星からの信号
を、その地点およびその時点で受信できるかがわかるよ
うになっている。したがって、ＧＰＳ受信機では、例え
ば３次元測位であれば、その地点およびその時点で取得
できる４個以上の衛星からの電波を受信して、スペクト
ラム逆拡散し、測位演算を行って、自分の位置を求める
ようにする。
星ごとに異なっているが、どの衛星が、どのＰＮ系列の
符号を用いているかは、予めＧＰＳ受信機で検知できる
ようにされている。また、後述するような航法メッセー
ジによって、ＧＰＳ受信機では、どの衛星からの信号
を、その地点およびその時点で受信できるかがわかるよ
うになっている。したがって、ＧＰＳ受信機では、例え
ば３次元測位であれば、その地点およびその時点で取得
できる４個以上の衛星からの電波を受信して、スペクト
ラム逆拡散し、測位演算を行って、自分の位置を求める
ようにする。
【０００４】Ｃ／Ａコードは、送信信号速度が１．０２
３ＭＨｚのＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ Ｎｏｉｓ
ｅ；擬似ランダム雑音）系列の符号、例えばＧｏｌｄ符
号からなるものであって、このＰＮ系列の符号が、図１
０（Ａ）に示すように、１０２３チップを１周期（した
がって、１周期＝１ミリ秒）として、繰り返すものとな
っている。
３ＭＨｚのＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ Ｎｏｉｓ
ｅ；擬似ランダム雑音）系列の符号、例えばＧｏｌｄ符
号からなるものであって、このＰＮ系列の符号が、図１
０（Ａ）に示すように、１０２３チップを１周期（した
がって、１周期＝１ミリ秒）として、繰り返すものとな
っている。
【０００５】そして、図１０（Ｂ）に示すように、衛星
信号データの１ビットは、ＰＮ系列の符号の２０周期
分、つまり、２０ミリ秒単位として伝送される。つま
り、データ伝送速度は、５０ｂｐｓである。ＰＮ系列の
符号の１周期分の１０２３チップは、ビットが“１”の
ときと、“０”のときとでは、反転したものとなる。
信号データの１ビットは、ＰＮ系列の符号の２０周期
分、つまり、２０ミリ秒単位として伝送される。つま
り、データ伝送速度は、５０ｂｐｓである。ＰＮ系列の
符号の１周期分の１０２３チップは、ビットが“１”の
ときと、“０”のときとでは、反転したものとなる。
【０００６】図１０（Ｃ）に示すように、ＧＰＳでは、
３０ビット（６００ミリ秒）で１ワードが形成される。
そして、図１０（Ｄ）に示すように、１０ワードで、１
サブフレーム（６秒）が形成される。図１０（Ｅ）に示
すように、１サブフレームの先頭のワードには、データ
が更新されたときであっても常に規定のビットパターン
とされるプリアンブルが挿入され、このプリアンブルの
後にデータが伝送されてくる。
３０ビット（６００ミリ秒）で１ワードが形成される。
そして、図１０（Ｄ）に示すように、１０ワードで、１
サブフレーム（６秒）が形成される。図１０（Ｅ）に示
すように、１サブフレームの先頭のワードには、データ
が更新されたときであっても常に規定のビットパターン
とされるプリアンブルが挿入され、このプリアンブルの
後にデータが伝送されてくる。
【０００７】さらに、５サブフレームで、１フレーム
（３０秒）が形成される。そして、航法メッセージは、
この１フレームのデータ単位で伝送されてくる。この１
フレームのデータのうちの始めの３個のサブフレーム
は、エフェメリス情報と呼ばれる衛星固有の情報であ
る。この情報には、衛星の軌道を求めるためのパラメー
タと、衛星からの信号の送出時間とが含まれる。
（３０秒）が形成される。そして、航法メッセージは、
この１フレームのデータ単位で伝送されてくる。この１
フレームのデータのうちの始めの３個のサブフレーム
は、エフェメリス情報と呼ばれる衛星固有の情報であ
る。この情報には、衛星の軌道を求めるためのパラメー
タと、衛星からの信号の送出時間とが含まれる。
【０００８】すなわち、エフェメリス情報の３個のサブ
フレームの２番目のワードには、ＴＯＷ（Ｔｉｍｅ Ｏ
ｆ Ｗｅｅｋ）と呼ばれる週の始めからの時間の情報が
含まれる。したがって、各サブフレームのＴＯＷは、６
秒間隔で更新された情報となる。
フレームの２番目のワードには、ＴＯＷ（Ｔｉｍｅ Ｏ
ｆ Ｗｅｅｋ）と呼ばれる週の始めからの時間の情報が
含まれる。したがって、各サブフレームのＴＯＷは、６
秒間隔で更新された情報となる。
【０００９】ＧＰＳ衛星のすべては、原子時計を備え、
共通の時刻情報を用いており、衛星からの信号の送出時
間は、原子時計の１秒単位とされている。また、衛星の
ＰＮ符号は、原子時計に同期したものとされている。
共通の時刻情報を用いており、衛星からの信号の送出時
間は、原子時計の１秒単位とされている。また、衛星の
ＰＮ符号は、原子時計に同期したものとされている。
【００１０】エフェメリス情報の軌道情報は、数時間ご
とに更新されるが、その更新が行われるまでは、同一の
情報となる。しかし、エフェメリス情報の軌道情報は、
これをＧＰＳ受信機のメモリに保持しておくことによ
り、数時間は、同じ情報を、精度良く使用することがで
きるものである。なお、衛星からの信号の送出時間は、
１秒ごとに更新される。
とに更新されるが、その更新が行われるまでは、同一の
情報となる。しかし、エフェメリス情報の軌道情報は、
これをＧＰＳ受信機のメモリに保持しておくことによ
り、数時間は、同じ情報を、精度良く使用することがで
きるものである。なお、衛星からの信号の送出時間は、
１秒ごとに更新される。
【００１１】１フレームのデータの残りの２サブフレー
ムの航法メッセージは、アルマナック情報と呼ばれる全
ての衛星から共通の送信される情報である。このアルマ
ナック情報は、全情報を取得するために２５フレーム分
必要となるもので、各衛星のおおよその位置情報や、ど
の衛星が使用可能かを示す情報などからなる。このアル
マナック情報は、数か月ごとに更新されるが、その更新
が行われるまでは、同一の情報となる。しかし、このア
ルマナック情報は、これをＧＰＳ受信機のメモリに保持
しておくことにより、数か月は、同じ情報を、精度良く
使用することができる。
ムの航法メッセージは、アルマナック情報と呼ばれる全
ての衛星から共通の送信される情報である。このアルマ
ナック情報は、全情報を取得するために２５フレーム分
必要となるもので、各衛星のおおよその位置情報や、ど
の衛星が使用可能かを示す情報などからなる。このアル
マナック情報は、数か月ごとに更新されるが、その更新
が行われるまでは、同一の情報となる。しかし、このア
ルマナック情報は、これをＧＰＳ受信機のメモリに保持
しておくことにより、数か月は、同じ情報を、精度良く
使用することができる。
【００１２】このＧＰＳ衛星信号の受信に当たっては、
まず、受信機に用意される受信しようとするＧＰＳ衛星
で用いられているＣ／Ａコードと同じＰＮ系列の符号を
用いて、そのＧＰＳ衛星からの信号について、Ｃ／Ａコ
ードの位相同期をとり、スペクトラム逆拡散する。この
Ｃ／Ａコードとの位相同期がとれて、逆拡散が行われる
と、ビットが検出されて、ＧＰＳ衛星信号から航法メッ
セージを取得することが可能になる。
まず、受信機に用意される受信しようとするＧＰＳ衛星
で用いられているＣ／Ａコードと同じＰＮ系列の符号を
用いて、そのＧＰＳ衛星からの信号について、Ｃ／Ａコ
ードの位相同期をとり、スペクトラム逆拡散する。この
Ｃ／Ａコードとの位相同期がとれて、逆拡散が行われる
と、ビットが検出されて、ＧＰＳ衛星信号から航法メッ
セージを取得することが可能になる。
【００１３】ところで、ＧＰＳ受信機で測位演算を行う
ためには、衛星と受信機間の距離を求める必要がある。
すなわち、ＧＰＳ受信機は、ある時間に衛星から送出さ
れた信号が、当該ＧＰＳ受信機に到達するまでの時間
（信号到達時間）を測定し、それに光の速度（３×１０
8 ｍ／ｓ）をかけて距離を算出する。
ためには、衛星と受信機間の距離を求める必要がある。
すなわち、ＧＰＳ受信機は、ある時間に衛星から送出さ
れた信号が、当該ＧＰＳ受信機に到達するまでの時間
（信号到達時間）を測定し、それに光の速度（３×１０
8 ｍ／ｓ）をかけて距離を算出する。
【００１４】前記信号到達時間を測定するためには、衛
星からの信号についての精細な時間同期を取って、２種
類の時間を測定することが必要である。一つは、Ｃ／Ａ
コードとの位相同期をとることで得られる拡散符号の１
周期以下、つまり１ミリ秒以下の時刻情報である。もう
一つは、拡散符号の１周期以上、つまり１ミリ秒以上の
時刻情報である。
星からの信号についての精細な時間同期を取って、２種
類の時間を測定することが必要である。一つは、Ｃ／Ａ
コードとの位相同期をとることで得られる拡散符号の１
周期以下、つまり１ミリ秒以下の時刻情報である。もう
一つは、拡散符号の１周期以上、つまり１ミリ秒以上の
時刻情報である。
【００１５】１ミリ秒以下の時刻情報は、Ｃ／Ａコード
の位相同期を取って、ＧＰＳ衛星信号を捕捉したタイミ
ングとして得られる。すなわち、衛星の拡散符号（ＰＮ
符号）は、原子時計に同期しているので、ＧＰＳ受信機
でＰＮ符号の位相同期を取ると、すなわち、Ｃ／Ａコー
ドの同期を取ると、衛星からの電波の到達時間の１ミリ
秒以下の情報が得られることになる。
の位相同期を取って、ＧＰＳ衛星信号を捕捉したタイミ
ングとして得られる。すなわち、衛星の拡散符号（ＰＮ
符号）は、原子時計に同期しているので、ＧＰＳ受信機
でＰＮ符号の位相同期を取ると、すなわち、Ｃ／Ａコー
ドの同期を取ると、衛星からの電波の到達時間の１ミリ
秒以下の情報が得られることになる。
【００１６】しかし、Ｃ／Ａコードの同期を取っただけ
では、１ミリ秒以下の時間情報が得られるだけで、１ミ
リ秒以上の時刻情報は得られない。そのため、１ミリ秒
以上の時刻情報が必要になる。従来は、この１ミリ秒以
上の時刻情報は、ＧＰＳ衛星からの信号に含まれる航法
メッセージを取得することで得るようにしている。すな
わち、１ミリ秒以上の時刻情報は、航法メッセージ内の
プリアンブルパターンとの位相同期をとり、その位相同
期タイミングを、ＴＯＷを参照することで確認すること
で得ている。
では、１ミリ秒以下の時間情報が得られるだけで、１ミ
リ秒以上の時刻情報は得られない。そのため、１ミリ秒
以上の時刻情報が必要になる。従来は、この１ミリ秒以
上の時刻情報は、ＧＰＳ衛星からの信号に含まれる航法
メッセージを取得することで得るようにしている。すな
わち、１ミリ秒以上の時刻情報は、航法メッセージ内の
プリアンブルパターンとの位相同期をとり、その位相同
期タイミングを、ＴＯＷを参照することで確認すること
で得ている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】上記の時間同期の従来
方式の問題点は、１ミリ秒以上の時刻情報を得るための
プリアンブルとＴＯＷの情報は、サブフレーム単位、す
なわち、６秒に一回しか得られないことである。しか
も、誤ロックを防ぐために、プリアンブル等の情報は、
通常、２回以上確認することが望ましく、そのため、衛
星からの信号とＣ／Ａコードとで同期が取れた状態か
ら、最終的な時間同期が取れるまでに要する時間は、Ｇ
ＰＳ受信機の持つ時計情報が有効である場合でも、６秒
以上かかることになる。
方式の問題点は、１ミリ秒以上の時刻情報を得るための
プリアンブルとＴＯＷの情報は、サブフレーム単位、す
なわち、６秒に一回しか得られないことである。しか
も、誤ロックを防ぐために、プリアンブル等の情報は、
通常、２回以上確認することが望ましく、そのため、衛
星からの信号とＣ／Ａコードとで同期が取れた状態か
ら、最終的な時間同期が取れるまでに要する時間は、Ｇ
ＰＳ受信機の持つ時計情報が有効である場合でも、６秒
以上かかることになる。
【００１８】このために、電源投入から測位演算開始ま
でに要する時間を短縮しようとしたとき、この部分がボ
トルネックとなっている。また、ＧＰＳ測位システムの
携帯機器などへの搭載を想定したときは、省電力化が問
題となるが、上述のように従来の技術では測位演算開始
までに時間がかかるために、省電力化が不充分であっ
た。
でに要する時間を短縮しようとしたとき、この部分がボ
トルネックとなっている。また、ＧＰＳ測位システムの
携帯機器などへの搭載を想定したときは、省電力化が問
題となるが、上述のように従来の技術では測位演算開始
までに時間がかかるために、省電力化が不充分であっ
た。
【００１９】この発明は、以上の点にかんがみ、例えば
ＧＰＳ受信機における電源投入時から時間同期が取れる
までに要する時間を短縮することができる時間同期方法
を提供することを目的とする。
ＧＰＳ受信機における電源投入時から時間同期が取れる
までに要する時間を短縮することができる時間同期方法
を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１の発明による時間同期方法は、ＧＰＳ衛星
からのスペクトラム拡散信号の拡散符号についての同期
タイミングを検出することによって、時間同期のための
前記拡散符号の１周期以下の時刻成分を検出する第１ス
テップと、前記第１ステップで前記拡散符号の同期が完
了した後、前記拡散符号の１周期の境目の時刻情報をＧ
ＰＳ受信機が利用可能な時刻情報によって検出する第２
のステップと、前記第２のステップで検出された前記拡
散符号の１周期の境目の時刻情報と、前記ＧＰＳ衛星の
既知の軌道情報と前記ＧＰＳ受信機のおおよその位置と
から求められる前記ＧＰＳ衛星からの電波の前記ＧＰＳ
受信への到達時間との差によって求めた時間情報によっ
て、前記時間同期のための前記拡散符号の１周期以上の
時刻成分を検出する第３ステップとを備えることを特徴
とする。
め、請求項１の発明による時間同期方法は、ＧＰＳ衛星
からのスペクトラム拡散信号の拡散符号についての同期
タイミングを検出することによって、時間同期のための
前記拡散符号の１周期以下の時刻成分を検出する第１ス
テップと、前記第１ステップで前記拡散符号の同期が完
了した後、前記拡散符号の１周期の境目の時刻情報をＧ
ＰＳ受信機が利用可能な時刻情報によって検出する第２
のステップと、前記第２のステップで検出された前記拡
散符号の１周期の境目の時刻情報と、前記ＧＰＳ衛星の
既知の軌道情報と前記ＧＰＳ受信機のおおよその位置と
から求められる前記ＧＰＳ衛星からの電波の前記ＧＰＳ
受信への到達時間との差によって求めた時間情報によっ
て、前記時間同期のための前記拡散符号の１周期以上の
時刻成分を検出する第３ステップとを備えることを特徴
とする。
【００２１】この請求項１の発明によれば、拡散符号の
１周期である１ミリ秒以下の時刻成分については従来と
同様に、Ｃ／Ａコードの同期を取ることにより求める
が、１ミリ秒以上の時刻成分については、拡散符号の１
周期の境目の時刻を、ＧＰＳ受信機が得ることができる
時刻情報から検知するようにする。この場合、ＧＰＳ受
信機が得ることができる時刻情報は、５００マイクロ秒
以下の精度があれば、十分な精度の時間同期を取ること
ができ、３〜４個の衛星について、上述と同様にして時
間同期を取ることにより、測位演算に移ることができ
る。
１周期である１ミリ秒以下の時刻成分については従来と
同様に、Ｃ／Ａコードの同期を取ることにより求める
が、１ミリ秒以上の時刻成分については、拡散符号の１
周期の境目の時刻を、ＧＰＳ受信機が得ることができる
時刻情報から検知するようにする。この場合、ＧＰＳ受
信機が得ることができる時刻情報は、５００マイクロ秒
以下の精度があれば、十分な精度の時間同期を取ること
ができ、３〜４個の衛星について、上述と同様にして時
間同期を取ることにより、測位演算に移ることができ
る。
【００２２】したがって、この請求項１の発明によれ
ば、従来のＧＰＳ測位システムのような、航法メッセー
ジのプリアンブルやＴＯＷを調べる必要がないので、時
間同期に要する時間を大幅に短縮することができる。
ば、従来のＧＰＳ測位システムのような、航法メッセー
ジのプリアンブルやＴＯＷを調べる必要がないので、時
間同期に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００２３】また、請求項３の発明による時間同期方法
は、ＧＰＳ衛星からのスペクトラム拡散信号の拡散符号
についての同期タイミングを検出することによって、時
間同期のための前記拡散符号の１周期以下の時刻成分を
検出する第１ステップと、前記第１ステップで前記拡散
符号の同期が完了した後、スペクトラム拡散復調された
データのビットの境目の時刻情報をＧＰＳ受信機が利用
可能な時刻情報によって検出する第２のステップと、前
記第２のステップで検出された前記ビットの境目の時刻
情報と、前記ＧＰＳ衛星の既知の軌道情報と前記ＧＰＳ
受信機のおおよその位置とから求められる前記ＧＰＳ衛
星からの電波の前記ＧＰＳ受信への到達時間との差によ
って求めた時間情報によって、前記拡散符号の１周期以
上の時刻成分を検出する第３ステップと、を備えること
を特徴とする。
は、ＧＰＳ衛星からのスペクトラム拡散信号の拡散符号
についての同期タイミングを検出することによって、時
間同期のための前記拡散符号の１周期以下の時刻成分を
検出する第１ステップと、前記第１ステップで前記拡散
符号の同期が完了した後、スペクトラム拡散復調された
データのビットの境目の時刻情報をＧＰＳ受信機が利用
可能な時刻情報によって検出する第２のステップと、前
記第２のステップで検出された前記ビットの境目の時刻
情報と、前記ＧＰＳ衛星の既知の軌道情報と前記ＧＰＳ
受信機のおおよその位置とから求められる前記ＧＰＳ衛
星からの電波の前記ＧＰＳ受信への到達時間との差によ
って求めた時間情報によって、前記拡散符号の１周期以
上の時刻成分を検出する第３ステップと、を備えること
を特徴とする。
【００２４】この請求項３の発明によれば、１ミリ秒以
下の時刻成分については従来と同様に、Ｃ／Ａコードの
同期を取ることにより求めるが、１ミリ秒以上の時刻成
分については、拡散符号の２０周期分であるビットの境
目の時刻を、ＧＰＳ受信機が得ることができる時刻情報
から検知するようにする。この場合、ＧＰＳ受信機が得
ることができる時刻情報は、１０ミリ秒以下の精度であ
れば、十分な精度の時間同期を取ることができ、３〜４
個の衛星について、上述と同様にして時間同期を取るこ
とにより、測位演算に移ることができる。
下の時刻成分については従来と同様に、Ｃ／Ａコードの
同期を取ることにより求めるが、１ミリ秒以上の時刻成
分については、拡散符号の２０周期分であるビットの境
目の時刻を、ＧＰＳ受信機が得ることができる時刻情報
から検知するようにする。この場合、ＧＰＳ受信機が得
ることができる時刻情報は、１０ミリ秒以下の精度であ
れば、十分な精度の時間同期を取ることができ、３〜４
個の衛星について、上述と同様にして時間同期を取るこ
とにより、測位演算に移ることができる。
【００２５】したがって、この請求項３の発明によれ
ば、従来のＧＰＳ測位システムのような、航法メッセー
ジのプリアンブルやＴＯＷを調べる必要がないので、時
間同期に要する時間を大幅に短縮することができると共
に、ＧＰＳ受信機で必要とする時刻情報の精度は、請求
項１の場合よりも低い精度でよい。
ば、従来のＧＰＳ測位システムのような、航法メッセー
ジのプリアンブルやＴＯＷを調べる必要がないので、時
間同期に要する時間を大幅に短縮することができると共
に、ＧＰＳ受信機で必要とする時刻情報の精度は、請求
項１の場合よりも低い精度でよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、この発明による測位システ
ムにおける時間同期方法およびそれを用いたＧＰＳ受信
装置の一実施の形態を、図を参照しながら説明する。
ムにおける時間同期方法およびそれを用いたＧＰＳ受信
装置の一実施の形態を、図を参照しながら説明する。
【００２７】図１は、この発明のＧＰＳ受信装置の実施
の形態のシステム構成を示すブロック図である。
の形態のシステム構成を示すブロック図である。
【００２８】この図１において、アンテナ部１は、ＧＰ
Ｓ衛星信号等を受信し、その受信信号を高周波信号処理
部（ＲＦ部と略称する）２に供給する。ＲＦ部２は、受
信信号を、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの中間周波信号に周波
数変換し、その中間周波信号を、復調・演算部３に出力
する。復調・演算部３は、Ｃ／Ａコードの同期をとり、
復調（スペクトラム逆拡散）処理を行うと共に、時間同
期を取り、測位演算を実行する。
Ｓ衛星信号等を受信し、その受信信号を高周波信号処理
部（ＲＦ部と略称する）２に供給する。ＲＦ部２は、受
信信号を、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの中間周波信号に周波
数変換し、その中間周波信号を、復調・演算部３に出力
する。復調・演算部３は、Ｃ／Ａコードの同期をとり、
復調（スペクトラム逆拡散）処理を行うと共に、時間同
期を取り、測位演算を実行する。
【００２９】時計部４は、復調・演算部３での測位計算
のための時計情報を保持・更新する。この実施の形態の
時計部４は、精度の良いものが用いられる。なお、精度
が十分でない場合には、後述する通信部７により、アン
テナ８を通じて外部から精度のよい時計情報を取得し、
それにより時計部４の時刻精度を定期的に校正するよう
にしてもよい。
のための時計情報を保持・更新する。この実施の形態の
時計部４は、精度の良いものが用いられる。なお、精度
が十分でない場合には、後述する通信部７により、アン
テナ８を通じて外部から精度のよい時計情報を取得し、
それにより時計部４の時刻精度を定期的に校正するよう
にしてもよい。
【００３０】また、時計部４の代わりに電波時計を用い
ることもできる。すなわち、電波時計の情報を受信する
受信部を設けると共に、その受信した時刻の情報を、時
計部４の時刻情報の代わりに用いるようにしてもよい。
ることもできる。すなわち、電波時計の情報を受信する
受信部を設けると共に、その受信した時刻の情報を、時
計部４の時刻情報の代わりに用いるようにしてもよい。
【００３１】復調・演算部３は、また、受信信号を復調
処理して得たエフェメリスの情報やアルマナックの情報
を記憶部５に記憶する。また、この実施の形態の受信機
は、エフェメリスの情報やアルマナックの情報をＧＰＳ
衛星以外の外部から取得することができるようにされて
おり、そのためのアンテナ８および通信部７が設けられ
ている。入出力部６は、測位演算により求められた結果
等を出力したり、あるいは、必要な情報を取り込むよう
にするためのものである。
処理して得たエフェメリスの情報やアルマナックの情報
を記憶部５に記憶する。また、この実施の形態の受信機
は、エフェメリスの情報やアルマナックの情報をＧＰＳ
衛星以外の外部から取得することができるようにされて
おり、そのためのアンテナ８および通信部７が設けられ
ている。入出力部６は、測位演算により求められた結果
等を出力したり、あるいは、必要な情報を取り込むよう
にするためのものである。
【００３２】復調・演算部３では、時間同期の１ミリ秒
以下の時刻成分は、従来と同様にして、衛星からのスペ
クトラム拡散信号電波のＣ／Ａコードの同期を取ること
により得るようにする。しかし、例えば、電源投入時
や、時間同期が大きく外れた状態からの時間同期の再同
期の際には、１ミリ秒以上の時刻成分については、特定
のデータの境目の時刻情報を正確に、時計部４の時刻情
報を用いて取得するようにして、従来のように、航法メ
ッセージのプリアンブルやＴＯＷを用いることはしな
い。この時間同期の方法の概略について、次に説明す
る。
以下の時刻成分は、従来と同様にして、衛星からのスペ
クトラム拡散信号電波のＣ／Ａコードの同期を取ること
により得るようにする。しかし、例えば、電源投入時
や、時間同期が大きく外れた状態からの時間同期の再同
期の際には、１ミリ秒以上の時刻成分については、特定
のデータの境目の時刻情報を正確に、時計部４の時刻情
報を用いて取得するようにして、従来のように、航法メ
ッセージのプリアンブルやＴＯＷを用いることはしな
い。この時間同期の方法の概略について、次に説明す
る。
【００３３】衛星からの電波は、ＧＰＳ時計（原子時
計）に従って、例えば図２（Ａ）に示すように送信され
る。この送信電波は、図２（Ｂ）に示すように、到達時
間Δｔａだけかかって、ＧＰＳ受信機に受信される。
計）に従って、例えば図２（Ａ）に示すように送信され
る。この送信電波は、図２（Ｂ）に示すように、到達時
間Δｔａだけかかって、ＧＰＳ受信機に受信される。
【００３４】図２（Ａ），（Ｂ）では、サブフレームの
先頭の時点を基準に到達時間Δｔａを示してあるが、サ
ブフレームの先頭の時点が判らなくても、特定のデータ
の境目、例えば拡散符号の１周期の境目、ビットの境
目、ワードの境目などの時刻が正確に判り、その境目の
時点が、サブフレームの何ワード目の何ビット目の何エ
ポックであるかが判れば、当該サブフレームの先頭の時
点を検出したことに等しい。
先頭の時点を基準に到達時間Δｔａを示してあるが、サ
ブフレームの先頭の時点が判らなくても、特定のデータ
の境目、例えば拡散符号の１周期の境目、ビットの境
目、ワードの境目などの時刻が正確に判り、その境目の
時点が、サブフレームの何ワード目の何ビット目の何エ
ポックであるかが判れば、当該サブフレームの先頭の時
点を検出したことに等しい。
【００３５】そこで、この実施の形態では、特定のデー
タの境目、例えば拡散符号の１周期の境目、ビットの境
目、ワードの境目などの時刻を時計部４から正確に検出
し、その境目の時点が、サブフレームの何ワード目の何
ビット目の何エポックであるかを認識することにより、
航法メッセージ中のプリアンブルやＴＯＷを調べなくて
も、１ミリ秒以上の時刻成分を知って、時間同期を取る
ようにする。
タの境目、例えば拡散符号の１周期の境目、ビットの境
目、ワードの境目などの時刻を時計部４から正確に検出
し、その境目の時点が、サブフレームの何ワード目の何
ビット目の何エポックであるかを認識することにより、
航法メッセージ中のプリアンブルやＴＯＷを調べなくて
も、１ミリ秒以上の時刻成分を知って、時間同期を取る
ようにする。
【００３６】前記境目の時点が、サブフレームの何ワー
ド目の何ビット目の何エポックであるかは、次のように
して求めることができる。
ド目の何ビット目の何エポックであるかは、次のように
して求めることができる。
【００３７】ＧＰＳ受信機の記憶部に記憶されている衛
星の軌道データと、ＧＰＳ受信機のおおよその位置とか
ら、衛星からの電波のおおよその到達時間Δｔａが判
る。そこで、この到達時間ｔａを、ＧＰＳ受信機におけ
る電波の受信時刻（時計部４）から減算すると、それ
は、衛星からの情報のサブフレームの先頭の時点にほぼ
等しいものとなる。
星の軌道データと、ＧＰＳ受信機のおおよその位置とか
ら、衛星からの電波のおおよその到達時間Δｔａが判
る。そこで、この到達時間ｔａを、ＧＰＳ受信機におけ
る電波の受信時刻（時計部４）から減算すると、それ
は、衛星からの情報のサブフレームの先頭の時点にほぼ
等しいものとなる。
【００３８】そこで、境目の時点の時刻から到達時間Δ
ｔａを減算すると、その減算結果の時間は、図２（Ａ）
に示すように、サブフレームの先頭からΔｔｂだけ経過
した時点の情報となる。この減算結果の時間をビットや
拡散符号のクロックに置き換えて計算すれば、境目の時
点が、サブフレームの何ワード目の何ビット目の何エポ
ックであるかが判る。
ｔａを減算すると、その減算結果の時間は、図２（Ａ）
に示すように、サブフレームの先頭からΔｔｂだけ経過
した時点の情報となる。この減算結果の時間をビットや
拡散符号のクロックに置き換えて計算すれば、境目の時
点が、サブフレームの何ワード目の何ビット目の何エポ
ックであるかが判る。
【００３９】したがって、境目の時刻をＧＰＳ受信機の
時計情報が、ＧＰＳ時計に対して、所定の精度の正確さ
を保持していれば、Ｃ／Ａコードの同期が完了した後、
特定のデータの境目の時刻を、前記時計情報から得るこ
とにより、航法メッセージ中のプリアンブルやＴＯＷを
調べなくても、時間同期を取ることができる。
時計情報が、ＧＰＳ時計に対して、所定の精度の正確さ
を保持していれば、Ｃ／Ａコードの同期が完了した後、
特定のデータの境目の時刻を、前記時計情報から得るこ
とにより、航法メッセージ中のプリアンブルやＴＯＷを
調べなくても、時間同期を取ることができる。
【００４０】ところで、拡散符号の１周期の境目は容易
に検知できる。また、ビットの境目は、１周期単位の拡
散符号の反転を検出することにより、検知できる。しか
し、ワードの境目は、各ワードごとに内容が異なること
から検知することが困難である。サブフレームの境目も
同様である。そこで、以下に説明する実施の形態では、
拡散符号の１周期の境目と、ビットの境目を用いる。
に検知できる。また、ビットの境目は、１周期単位の拡
散符号の反転を検出することにより、検知できる。しか
し、ワードの境目は、各ワードごとに内容が異なること
から検知することが困難である。サブフレームの境目も
同様である。そこで、以下に説明する実施の形態では、
拡散符号の１周期の境目と、ビットの境目を用いる。
【００４１】前述もしたように、衛星からのＣ／Ａコー
ドの同期が取れたときには、Ｃ／Ａコードは、１ミリ秒
を１周期とするものであるので、１ミリ秒以下の時刻成
分についての衛星からの電波の到達時間が判ることにな
る。つまり、同期がとれたとき、その同期時点における
拡散符号（ＰＮ符号）の基準位相に対するずれ量（何チ
ップ分ずれているか）が、衛星からの電波の受信機への
到達時間のうちの１ミリ秒以下のオーダーの時間成分で
ある。これは、従来と変わるところはない。
ドの同期が取れたときには、Ｃ／Ａコードは、１ミリ秒
を１周期とするものであるので、１ミリ秒以下の時刻成
分についての衛星からの電波の到達時間が判ることにな
る。つまり、同期がとれたとき、その同期時点における
拡散符号（ＰＮ符号）の基準位相に対するずれ量（何チ
ップ分ずれているか）が、衛星からの電波の受信機への
到達時間のうちの１ミリ秒以下のオーダーの時間成分で
ある。これは、従来と変わるところはない。
【００４２】この実施の形態の時間同期方法では、上述
したように、ＧＰＳ受信機に精度の良い時計部を内蔵す
る、あるいは、ＧＰＳ受信機が、例えば電波時計のよう
な精度のより時刻情報を、外部から取得できるようにす
る。
したように、ＧＰＳ受信機に精度の良い時計部を内蔵す
る、あるいは、ＧＰＳ受信機が、例えば電波時計のよう
な精度のより時刻情報を、外部から取得できるようにす
る。
【００４３】上述の説明において、拡散符号の１周期の
境目を検知するためには、５００μ秒のオーダーの誤差
で境目を正確に検知できる必要がある。また、ビットの
境目を検知するためには、１０ミリ秒のオーダーの誤差
で境目を正確に検知できればよい。このＧＰＳ受信機が
利用できる時刻情報の精度の違いにより、以下に説明す
るように、２つの実施の形態がある。
境目を検知するためには、５００μ秒のオーダーの誤差
で境目を正確に検知できる必要がある。また、ビットの
境目を検知するためには、１０ミリ秒のオーダーの誤差
で境目を正確に検知できればよい。このＧＰＳ受信機が
利用できる時刻情報の精度の違いにより、以下に説明す
るように、２つの実施の形態がある。
【００４４】時刻情報の精度の問題について、説明す
る。
る。
【００４５】今、ＧＰＳ受信機が入手できる時間データ
と正しい時間データとの差をΔｔ１とする。また、図３
に示すように、ＧＰＳ受信機の大体の位置を（ux1 ，uy
1 ，uz1 ）、ＧＰＳ受信機の正確な位置を（ux，uy，u
z）、時刻ｔにおける衛星の位置を（stx ，sty ，stz
）、時刻ｔに受信機が受信した電波を衛星が送信した
ときの位置を（sx，sy，sz）、光の速度をｃとしたと
き、計算される衛星からの電波のＧＰＳ受信機までの伝
播時間の誤差Δｔ２は、図３から、 Δｔ２＝｜（（sx−ux）2 ＋（sy−uy）2 ＋（sz−uz）
2 ）1/2−（（stx −ux1 ）2 ＋（sty −uy1 ）2 ＋（s
tz −uz1 ）2 ）1/2 ｜／ｃ と表わせる。
と正しい時間データとの差をΔｔ１とする。また、図３
に示すように、ＧＰＳ受信機の大体の位置を（ux1 ，uy
1 ，uz1 ）、ＧＰＳ受信機の正確な位置を（ux，uy，u
z）、時刻ｔにおける衛星の位置を（stx ，sty ，stz
）、時刻ｔに受信機が受信した電波を衛星が送信した
ときの位置を（sx，sy，sz）、光の速度をｃとしたと
き、計算される衛星からの電波のＧＰＳ受信機までの伝
播時間の誤差Δｔ２は、図３から、 Δｔ２＝｜（（sx−ux）2 ＋（sy−uy）2 ＋（sz−uz）
2 ）1/2−（（stx −ux1 ）2 ＋（sty −uy1 ）2 ＋（s
tz −uz1 ）2 ）1/2 ｜／ｃ と表わせる。
【００４６】時刻情報として問題となる誤差Ｅは、Ｅ＝
Δｔ１＋Δｔ２であるので、ＧＰＳ受信機が利用するこ
とができる時刻情報の誤差Ｅの値が、どの程度であるか
により、１ミリ秒以上の時刻成分を、どのように得るか
が異なる。
Δｔ１＋Δｔ２であるので、ＧＰＳ受信機が利用するこ
とができる時刻情報の誤差Ｅの値が、どの程度であるか
により、１ミリ秒以上の時刻成分を、どのように得るか
が異なる。
【００４７】［第１の実施の形態］この第１の実施の形
態においては、時間同期のための１ミリ秒以上の時刻情
報は、拡散符号であるＰＮ符号、つまり、Ｃ／Ａコード
の１周期、１０２３チップの境目の時刻情報から求め
る。この場合、ＧＰＳ受信機が利用できる時刻情報の精
度は、 Ｅ＝Δｔ１＋Δｔ２＜５００μ秒 である必要がある。ここでは、時計部４は、この条件を
満足するものとする。
態においては、時間同期のための１ミリ秒以上の時刻情
報は、拡散符号であるＰＮ符号、つまり、Ｃ／Ａコード
の１周期、１０２３チップの境目の時刻情報から求め
る。この場合、ＧＰＳ受信機が利用できる時刻情報の精
度は、 Ｅ＝Δｔ１＋Δｔ２＜５００μ秒 である必要がある。ここでは、時計部４は、この条件を
満足するものとする。
【００４８】図４は、この第１の実施の形態の場合にお
ける、図１の復調・演算部３の時間同期のためのブロッ
ク図である。これは、その一部あるいは全部のブロック
をマイクロコンピュータで構成することができるもので
ある。
ける、図１の復調・演算部３の時間同期のためのブロッ
ク図である。これは、その一部あるいは全部のブロック
をマイクロコンピュータで構成することができるもので
ある。
【００４９】すなわち、ＲＦ部２からの中間周波信号
は、逆拡散部３１に供給される。逆拡散部３１には、Ｐ
Ｎ符号発生器を備えるＣ／Ａコード同期検出部３３から
逆拡散のためのＰＮ符号が供給される。そして、Ｃ／Ａ
コード同期検出部３３は、逆拡散部３１からの相関検出
情報に基づいて、ＰＮ符号の発生位相を制御し、Ｃ／Ａ
コードとの同期検出を行う。そして、同期が取れた位相
にＰＮ符号の位相をロックする。
は、逆拡散部３１に供給される。逆拡散部３１には、Ｐ
Ｎ符号発生器を備えるＣ／Ａコード同期検出部３３から
逆拡散のためのＰＮ符号が供給される。そして、Ｃ／Ａ
コード同期検出部３３は、逆拡散部３１からの相関検出
情報に基づいて、ＰＮ符号の発生位相を制御し、Ｃ／Ａ
コードとの同期検出を行う。そして、同期が取れた位相
にＰＮ符号の位相をロックする。
【００５０】Ｃ／Ａコードの同期が完了すると、逆拡散
部３１からはスペクトラム拡散変調されていたＧＰＳ衛
星信号が復調されて得られ、それがデータデコード部３
２に供給される。
部３１からはスペクトラム拡散変調されていたＧＰＳ衛
星信号が復調されて得られ、それがデータデコード部３
２に供給される。
【００５１】データデコード部３２では、エフェメリス
情報やアルマナック情報をデコードして出力する。これ
らの航法メッセージの情報は、例えば記憶部５に記憶さ
れ、また、測位演算部３５に供給される。
情報やアルマナック情報をデコードして出力する。これ
らの航法メッセージの情報は、例えば記憶部５に記憶さ
れ、また、測位演算部３５に供給される。
【００５２】また、Ｃ／Ａコード同期検出部３３は、Ｃ
／Ａコードの同期が取れたタイミングを示す信号Ｌｔを
時間同期検出部３４に供給する。また、この実施の形態
では、Ｃ／Ａコード同期検出部３３は、ＰＮ符号の１周
期の境目を示す信号Ｐｓを時間同期検出部３４に供給す
る。
／Ａコードの同期が取れたタイミングを示す信号Ｌｔを
時間同期検出部３４に供給する。また、この実施の形態
では、Ｃ／Ａコード同期検出部３３は、ＰＮ符号の１周
期の境目を示す信号Ｐｓを時間同期検出部３４に供給す
る。
【００５３】時間同期検出部３４は、Ｃ／Ａコードの同
期が取れたタイミングを示す信号Ｌｔから時間同期のた
めの１ミリ秒以下の時間情報を求める。時間同期検出部
３４は、また、Ｃ／Ａコードの同期完了後の、ＰＮ符号
の１周期の境目を示す信号Ｐｓに基づき時間同期のため
の１ミリ秒以上の時間情報を求め、測位演算のための時
間同期を取る。
期が取れたタイミングを示す信号Ｌｔから時間同期のた
めの１ミリ秒以下の時間情報を求める。時間同期検出部
３４は、また、Ｃ／Ａコードの同期完了後の、ＰＮ符号
の１周期の境目を示す信号Ｐｓに基づき時間同期のため
の１ミリ秒以上の時間情報を求め、測位演算のための時
間同期を取る。
【００５４】図５は、この時間同期検出部３４で行われ
る処理の流れを示すフローチャートである。
る処理の流れを示すフローチャートである。
【００５５】すなわち、まず、時間同期検出部３４で
は、Ｃ／Ａコードの同期が完了したか否かを、前記信号
Ｌｔが得られたか否かにより判別する（ステップＳ１０
１）。そして、Ｃ／Ａコードの同期が完了したと判別し
たときには、時間同期のための１ミリ秒以下の時刻成分
を求める（ステップＳ１０２）。
は、Ｃ／Ａコードの同期が完了したか否かを、前記信号
Ｌｔが得られたか否かにより判別する（ステップＳ１０
１）。そして、Ｃ／Ａコードの同期が完了したと判別し
たときには、時間同期のための１ミリ秒以下の時刻成分
を求める（ステップＳ１０２）。
【００５６】次に、ＰＮ符号の１周期が完了して、ＰＮ
符号の周期の境目になるのを待ち（ステップＳ１０
３）、ＰＮ符号の周期の境目になったことを、前記ＰＮ
符号の１周期の境目を示す信号Ｐｓにより確認したら、
そのときの時刻ｔｓを、時計部４の時刻情報から検知す
る（ステップＳ１０４）。
符号の周期の境目になるのを待ち（ステップＳ１０
３）、ＰＮ符号の周期の境目になったことを、前記ＰＮ
符号の１周期の境目を示す信号Ｐｓにより確認したら、
そのときの時刻ｔｓを、時計部４の時刻情報から検知す
る（ステップＳ１０４）。
【００５７】そして、前述もしたように、その時の時刻
ｔｓから、衛星からの電波のおおよその到達時間である
電波伝搬時間を減算し、その減算結果の１００μ秒の桁
の値を四捨五入することにより、時間同期のための１ミ
リ秒以上の時間情報を求める。そして、それらの時間情
報から時間同期を取り、その結果を測位演算部３５に送
る（ステップＳ１０５）。
ｔｓから、衛星からの電波のおおよその到達時間である
電波伝搬時間を減算し、その減算結果の１００μ秒の桁
の値を四捨五入することにより、時間同期のための１ミ
リ秒以上の時間情報を求める。そして、それらの時間情
報から時間同期を取り、その結果を測位演算部３５に送
る（ステップＳ１０５）。
【００５８】ここで、衛星からの電波の到達時間である
電波伝搬時間は、次の式、 （（stx −ux1 ）2 ＋（sty −uy1 ）2 ＋（stz −uz1
）2 ）1/2 ／ｃ で表わすことができる。
電波伝搬時間は、次の式、 （（stx −ux1 ）2 ＋（sty −uy1 ）2 ＋（stz −uz1
）2 ）1/2 ／ｃ で表わすことができる。
【００５９】以上で、時間同期検出部３４での時間同期
処理は終了となる。
処理は終了となる。
【００６０】測位演算部３５は、上述の時間同期の情報
に基づき、衛星とＧＰＳ受信機との間の距離を算出す
る。すなわち、測位演算に必要な数（通常、２次元測位
を行う場合には３個、３次元測位を行う場合には４個）
の衛星についての上述のような時間同期が取られ、それ
ぞれの衛星とＧＰＳ受信機との距離がそれぞれ算出され
たとき、測位演算を実行し、結果を出力するようにす
る。
に基づき、衛星とＧＰＳ受信機との間の距離を算出す
る。すなわち、測位演算に必要な数（通常、２次元測位
を行う場合には３個、３次元測位を行う場合には４個）
の衛星についての上述のような時間同期が取られ、それ
ぞれの衛星とＧＰＳ受信機との距離がそれぞれ算出され
たとき、測位演算を実行し、結果を出力するようにす
る。
【００６１】以上のようにして、この実施の形態では、
Ｃ／Ａコードの同期が完了し、その後、ＰＮ符号の１周
期の境目が検出されたときには、測位演算の前処理とし
ての時間同期が取れ、測位演算に移行することができる
ので、従来の６秒単位でしか得られないプリアンブルや
ＴＯＷを用いる方法に比べて、位置を求めるまでの時間
を短縮化することができ、省電力化に寄与する。
Ｃ／Ａコードの同期が完了し、その後、ＰＮ符号の１周
期の境目が検出されたときには、測位演算の前処理とし
ての時間同期が取れ、測位演算に移行することができる
ので、従来の６秒単位でしか得られないプリアンブルや
ＴＯＷを用いる方法に比べて、位置を求めるまでの時間
を短縮化することができ、省電力化に寄与する。
【００６２】例えば、ＧＰＳ受信機を、図６に示すよう
に、間欠的に駆動する場合、従来の受信機では、位置を
求めるまでの時間が長く、その分の電力消費が問題にな
るが、この発明の場合には、位置を求めるまでの時間
が、上述したように短くなり、図６中、従来の電力消費
のうちの、斜線で付した部分の消費電力を削減すること
ができる。
に、間欠的に駆動する場合、従来の受信機では、位置を
求めるまでの時間が長く、その分の電力消費が問題にな
るが、この発明の場合には、位置を求めるまでの時間
が、上述したように短くなり、図６中、従来の電力消費
のうちの、斜線で付した部分の消費電力を削減すること
ができる。
【００６３】また、このようにＧＰＳ受信機の省電力化
を図ることができると共に、使用者は、位置を知るまで
の時間が短縮されることにより、待ち時間が減り、使用
者のストレスを軽減することができる。
を図ることができると共に、使用者は、位置を知るまで
の時間が短縮されることにより、待ち時間が減り、使用
者のストレスを軽減することができる。
【００６４】また、省電力化によって、ＧＰＳ受信機の
駆動に必要な電池の容量を小さくすることができるの
で、例えば図７に示すような腕時計型などの超小型測位
・精密時刻測定機器への応用が可能となる。
駆動に必要な電池の容量を小さくすることができるの
で、例えば図７に示すような腕時計型などの超小型測位
・精密時刻測定機器への応用が可能となる。
【００６５】［第２の実施の形態］この第２の実施の形
態においては、時間同期のための１ミリ秒以上の時刻情
報は、スペクトラム拡散復調されたデータのビットの境
目の時刻情報から求める。この第２の実施の形態におい
ては、ＧＰＳ受信機が利用できる時刻情報の精度は、 Ｅ＝Δｔ１＋Δｔ２＜１０ミリ秒 である必要がある。この例では、時計部４がこの条件を
満足しているとする。
態においては、時間同期のための１ミリ秒以上の時刻情
報は、スペクトラム拡散復調されたデータのビットの境
目の時刻情報から求める。この第２の実施の形態におい
ては、ＧＰＳ受信機が利用できる時刻情報の精度は、 Ｅ＝Δｔ１＋Δｔ２＜１０ミリ秒 である必要がある。この例では、時計部４がこの条件を
満足しているとする。
【００６６】図８は、この第２の実施の形態の場合にお
ける、図１の復調・演算部３の時間同期のためのブロッ
ク図である。第１の実施の形態と同様に、これは、その
一部あるいは全部のブロックをマイクロコンピュータで
構成することができるものである。なお、第１の実施の
形態と同一部分には同一符号を付して、その説明は省略
する。
ける、図１の復調・演算部３の時間同期のためのブロッ
ク図である。第１の実施の形態と同様に、これは、その
一部あるいは全部のブロックをマイクロコンピュータで
構成することができるものである。なお、第１の実施の
形態と同一部分には同一符号を付して、その説明は省略
する。
【００６７】この第２の実施の形態では、ビット境目検
出部３６が設けられる。このビット境目検出部３６に
は、逆拡散部３１からのスペクトラム拡散復調されたデ
ータと、Ｃ／Ａコード同期検出部３３からのＰＮ符号の
周期の境目を示す情報Ｐｓとが供給される。
出部３６が設けられる。このビット境目検出部３６に
は、逆拡散部３１からのスペクトラム拡散復調されたデ
ータと、Ｃ／Ａコード同期検出部３３からのＰＮ符号の
周期の境目を示す情報Ｐｓとが供給される。
【００６８】このビット境目検出部３６では、図１０に
示すように、ビットは、ＰＮ符号の２０周期分であり、
ビットが“０”のときと、“１”のときとで、Ｃ／Ａコ
ードの位相が反転していることを利用して、ビットの境
目を検出し、その検出したビットの境目のタイミングを
示す信号Ｂｓを、時間同期検出部３７に供給する。
示すように、ビットは、ＰＮ符号の２０周期分であり、
ビットが“０”のときと、“１”のときとで、Ｃ／Ａコ
ードの位相が反転していることを利用して、ビットの境
目を検出し、その検出したビットの境目のタイミングを
示す信号Ｂｓを、時間同期検出部３７に供給する。
【００６９】この時間同期検出部３７には、第１の実施
の形態の場合と同様に、Ｃ／Ａコード同期検出部３３か
ら、Ｃ／Ａコードの同期が取れたタイミングを示す信号
Ｌｔが供給される。
の形態の場合と同様に、Ｃ／Ａコード同期検出部３３か
ら、Ｃ／Ａコードの同期が取れたタイミングを示す信号
Ｌｔが供給される。
【００７０】時間同期検出部３７は、Ｃ／Ａコードの同
期が取れたタイミングを示す信号Ｌｔから時間同期のた
めの１ミリ秒以下の時間情報を求める。時間同期検出部
３７は、また、Ｃ／Ａコードの同期完了後の、ビットの
境目を示す信号Ｂｓに基づき時間同期のための１ミリ秒
以上の時間情報を求め、測位演算のための時間同期を取
る。
期が取れたタイミングを示す信号Ｌｔから時間同期のた
めの１ミリ秒以下の時間情報を求める。時間同期検出部
３７は、また、Ｃ／Ａコードの同期完了後の、ビットの
境目を示す信号Ｂｓに基づき時間同期のための１ミリ秒
以上の時間情報を求め、測位演算のための時間同期を取
る。
【００７１】図９は、この時間同期検出部３７で行われ
る処理の流れを示すフローチャートである。
る処理の流れを示すフローチャートである。
【００７２】すなわち、まず、時間同期検出部３７で
は、Ｃ／Ａコードの同期が完了したか否かを、前記信号
Ｌｔが得られたか否かにより判別する（ステップＳ２０
１）。そして、Ｃ／Ａコードの同期が完了したと判別し
たときには、時間同期のための１ミリ秒以下の時刻成分
を求める（ステップＳ２０２）。
は、Ｃ／Ａコードの同期が完了したか否かを、前記信号
Ｌｔが得られたか否かにより判別する（ステップＳ２０
１）。そして、Ｃ／Ａコードの同期が完了したと判別し
たときには、時間同期のための１ミリ秒以下の時刻成分
を求める（ステップＳ２０２）。
【００７３】次に、ビットの境目が検出されるのを待ち
（ステップＳ２０３）、ビットの境目になったことを、
前記ビットの境目を示す信号Ｂｓにより確認したら、そ
のときの時刻ｔｓを、時計部４の時刻情報から検知する
（ステップＳ２０４）。
（ステップＳ２０３）、ビットの境目になったことを、
前記ビットの境目を示す信号Ｂｓにより確認したら、そ
のときの時刻ｔｓを、時計部４の時刻情報から検知する
（ステップＳ２０４）。
【００７４】そして、前述もしたように、その時の時刻
ｔｓから、衛星からの電波のおおよその到達時間である
電波伝搬時間を減算し、その減算結果の時間に、Δｔ１
＋Δｔ２より小さい時間誤差を加算または減算すること
により、２０ミリ秒の倍数になる時間を作成する。この
ことにより、時間同期のための１ミリ秒以上の時間情報
を求める。そして、それらの時間情報から時間同期を取
り、その結果を測位演算部３５に送る（ステップＳ２０
５）。以上で、時間同期検出部３７での時間同期処理は
終了となる。
ｔｓから、衛星からの電波のおおよその到達時間である
電波伝搬時間を減算し、その減算結果の時間に、Δｔ１
＋Δｔ２より小さい時間誤差を加算または減算すること
により、２０ミリ秒の倍数になる時間を作成する。この
ことにより、時間同期のための１ミリ秒以上の時間情報
を求める。そして、それらの時間情報から時間同期を取
り、その結果を測位演算部３５に送る（ステップＳ２０
５）。以上で、時間同期検出部３７での時間同期処理は
終了となる。
【００７５】測位演算部３５は、上述の時間同期の情報
に基づき、衛星とＧＰＳ受信機との間の距離を算出す
る。そして、測位演算に必要な数（通常、２次元測位を
行う場合には３個、３次元測位を行う場合には４個）の
衛星について、ＧＰＳ受信機との距離がそれぞれ算出さ
れたとき、測位演算を実行し、結果を出力するようにす
る。
に基づき、衛星とＧＰＳ受信機との間の距離を算出す
る。そして、測位演算に必要な数（通常、２次元測位を
行う場合には３個、３次元測位を行う場合には４個）の
衛星について、ＧＰＳ受信機との距離がそれぞれ算出さ
れたとき、測位演算を実行し、結果を出力するようにす
る。
【００７６】以上のようにして、この実施の形態では、
Ｃ／Ａコードの同期が完了し、その後、ビットの境目が
検出されたときには、測位演算の前処理としての時間同
期が取れ、測位演算に移行することができるので、前述
の第１の実施の形態と同様に、従来の６秒単位でしか得
られないプリアンブルやＴＯＷを用いる方法に比べて、
位置を求めるまでの時間を短縮化することができ、省電
力化に寄与する。
Ｃ／Ａコードの同期が完了し、その後、ビットの境目が
検出されたときには、測位演算の前処理としての時間同
期が取れ、測位演算に移行することができるので、前述
の第１の実施の形態と同様に、従来の６秒単位でしか得
られないプリアンブルやＴＯＷを用いる方法に比べて、
位置を求めるまでの時間を短縮化することができ、省電
力化に寄与する。
【００７７】そして、この第２の実施の形態の場合に
は、ＧＰＳ受信機が必要とする時計部の時刻精度は、第
１の実施の形態の場合に比べて、低くてよいので、時計
部として安価で簡単な構成のものを用いることができ、
前述した図７の腕時計型などの機器への応用が、より容
易になる。
は、ＧＰＳ受信機が必要とする時計部の時刻精度は、第
１の実施の形態の場合に比べて、低くてよいので、時計
部として安価で簡単な構成のものを用いることができ、
前述した図７の腕時計型などの機器への応用が、より容
易になる。
【００７８】なお、上述した２つの実施の形態では、測
位演算部３５は、安定に同期が取れている間は、従来と
同様に航法メッセージのプリアンブルやＴＯＷの検出を
行って、時間同期のための１ミリ秒以上の時間情報を取
得し、それを用いて時間同期を行って、測位演算を行う
ようにしている。
位演算部３５は、安定に同期が取れている間は、従来と
同様に航法メッセージのプリアンブルやＴＯＷの検出を
行って、時間同期のための１ミリ秒以上の時間情報を取
得し、それを用いて時間同期を行って、測位演算を行う
ようにしている。
【００７９】しかし、時間同期のための１ミリ秒以上の
時間情報は、プリアンブルやＴＯＷを用いることなく、
常に、上述のＰＮ符号の１周期の境目の時刻やビットの
境目の時刻に基づいて、取得するようにしても、勿論よ
い。
時間情報は、プリアンブルやＴＯＷを用いることなく、
常に、上述のＰＮ符号の１周期の境目の時刻やビットの
境目の時刻に基づいて、取得するようにしても、勿論よ
い。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、測位演算の前処理としての時間同期が取れるまでの
時間を大幅に短縮できる。すなわち、この発明によれ
ば、測位演算開始までに必要な時間を大幅に短縮でき
る。
ば、測位演算の前処理としての時間同期が取れるまでの
時間を大幅に短縮できる。すなわち、この発明によれ
ば、測位演算開始までに必要な時間を大幅に短縮でき
る。
【００８１】このように、電源投入後、位置測定までの
時間を短縮することで、位置測定に必要なＧＰＳ受信機
の駆動時間を減らし、省電力化に貢献する。また、電源
投入後、位置測定までの時間が短くなることで、位置測
定機能を使用するユーザーのストレスを軽減することが
できる。
時間を短縮することで、位置測定に必要なＧＰＳ受信機
の駆動時間を減らし、省電力化に貢献する。また、電源
投入後、位置測定までの時間が短くなることで、位置測
定機能を使用するユーザーのストレスを軽減することが
できる。
【図１】この発明によるＧＰＳ受信装置の実施の形態の
構成例を示すブロック図である。
構成例を示すブロック図である。
【図２】この発明による時間同期方法の実施の形態を説
明するための図である。
明するための図である。
【図３】この発明による時間同期方法の実施の形態の説
明に用いる図である。
明に用いる図である。
【図４】この発明による時間同期方法の第１の実施の形
態の要部のブロック図である。
態の要部のブロック図である。
【図５】この発明による時間同期方法の第１の実施の形
態を説明するためのフローチャートである。
態を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明によるＧＰＳ受信機の省電力性能を従
来との比較において示す図である。
来との比較において示す図である。
【図７】この発明によるＧＰＳ受信機の応用例を示す図
である。
である。
【図８】この発明による時間同期方法の第２の実施の形
態の要部のブロック図である。
態の要部のブロック図である。
【図９】この発明による時間同期方法の第２の実施の形
態を説明するためのフローチャートである。
態を説明するためのフローチャートである。
【図１０】ＧＰＳ衛星信号の構造を説明するための図で
ある。
ある。
１…ＧＰＳアンテナ、２…高周波信号処理部、３…復調
・演算部、４…時計部、５…記憶部、６…入出力部、７
…通信部、８…通信アンテナ、３１…逆拡散部、３２…
データデコード部、３３…Ｃ／Ａコード同期検出部、３
４，３７…時間同期検出部、３５…測位演算部、３６…
ビット境目検出部
・演算部、４…時計部、５…記憶部、６…入出力部、７
…通信部、８…通信アンテナ、３１…逆拡散部、３２…
データデコード部、３３…Ｃ／Ａコード同期検出部、３
４，３７…時間同期検出部、３５…測位演算部、３６…
ビット境目検出部
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(56)参考文献 特開 平10−170626（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−280912（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−125666（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−150031（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−119973（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−48316（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 5/00 - 5/14
Claims (8)
- 【請求項１】ＧＰＳ衛星からのスペクトラム拡散信号の
拡散符号についての同期タイミングを検出することによ
って、時間同期のための前記拡散符号の１周期以下の時
刻成分を検出する第１ステップと、 前記第１ステップで前記拡散符号の同期が完了した後、
前記拡散符号の１周期の境目の時刻情報をＧＰＳ受信機
が利用可能な時刻情報によって検出する第２のステップ
と、 前記第２のステップで検出された前記拡散符号の１周期
の境目の時刻情報と、前記ＧＰＳ衛星の既知の軌道情報
と前記ＧＰＳ受信機のおおよその位置とから求められる
前記ＧＰＳ衛星からの電波の前記ＧＰＳ受信への到達時
間との差によって求めた時間情報によって、前記時間同
期のための前記拡散符号の１周期以上の時刻成分を検出
する第３ステップと、 を備えることを特徴とする測位システムにおける時間同
期方法。 - 【請求項２】前記第３のステップでは、 前記第２のステップで検出された前記拡散符号の１周期
の境目の時刻情報と、前記ＧＰＳ衛星の既知の軌道情報
と前記ＧＰＳ受信機のおおよその位置とから求められる
前記ＧＰＳ衛星からの電波の前記ＧＰＳ受信への到達時
間との差によって求めた時刻情報の値の100μ秒の桁を
四捨五入することによって、前記時間同期のための前記
拡散符号の１周期以上の時刻成分を検出することを特徴
とする請求項１に記載の測位システムにおける時間同期
方法。 - 【請求項３】ＧＰＳ衛星からのスペクトラム拡散信号の
拡散符号についての同期タイミングを検出することによ
って、時間同期のための前記拡散符号の１周期以下の時
刻成分を検出する第１ステップと、 前記第１ステップで前記拡散符号の同期が完了した後、
スペクトラム拡散復調されたデータのビットの境目の時
刻情報をＧＰＳ受信機が利用可能な時刻情報によって検
出する第２のステップと、 前記第２のステップで検出された前記ビットの境目の時
刻情報と、前記ＧＰＳ衛星の既知の軌道情報と前記ＧＰ
Ｓ受信機のおおよその位置とから求められる前記ＧＰＳ
衛星からの電波の前記ＧＰＳ受信への到達時間との差に
よって求めた時間情報によって、前記拡散符号の１周期
以上の時刻成分を検出する第３ステップと、 を備えることを特徴とする測位システムにおける時間同
期方法。 - 【請求項４】前記第３のステップでは、 前記第２のステップで検出された前記データのビットの
境目の時刻情報と、前記ＧＰＳ衛星の既知の軌道情報と
前記ＧＰＳ受信機のおおよその位置とから求められる前
記ＧＰＳ衛星からの電波の前記ＧＰＳ受信への到達時間
との差によって求めた時刻情報に、前記ＧＰＳ受信機が
利用可能な時刻情報と正確な時刻情報との差と前記ＧＰ
Ｓ衛星から前記ＧＰＳ受信機までの伝搬時間の誤差との
和よりも小さい時間誤差を加算または減算することによ
って、前記時間同期のための前記拡散符号の１周期以上
の時刻成分を検出することを特徴とする請求項３に記載
の測位システムにおける時間同期方法。 - 【請求項５】ＧＰＳ衛星からの電波を受信する受信手段
と、 前記ＧＰＳ衛星の軌道情報を少なくとも格納する記憶手
段と、 前記受信手段で受信されたスペクトラム拡散信号電波に
ついて、拡散符号についての同期を検出する拡散符号同
期検出手段と、 時刻情報を提供する時計手段と、 前記拡散符号同期検出手段で検出された同期時点を時間
同期のための前記拡散符号の１周期以下の時刻成分とす
ると共に、前記拡散符号の同期が完了した後、前記拡散
符号の１周期の境目の時刻情報を前記時計手段から取得
し、前記境目の時刻情報と、前記ＧＰＳ衛星の既知の軌
道情報と前記ＧＰＳ受信機のおおよその位置とから求め
られる前記ＧＰＳ衛星からの電波の前記ＧＰＳ受信への
到達時間との差によって求めた時間情報によって、前記
時間同期のための前記拡散符号の１周期以上の時刻成分
を求め、前記時間同期をとる時間同期検出手段と、 を備えることを特徴とするＧＰＳ受信機。 - 【請求項６】前記時間同期検出手段では、 前記拡散符号の１周期の境目の時刻情報と、前記ＧＰＳ
衛星の既知の軌道情報と前記ＧＰＳ受信機のおおよその
位置とから求められる前記ＧＰＳ衛星からの電波の前記
ＧＰＳ受信への到達時間との差によって求めた時刻情報
の値の100μ秒の桁を四捨五入することによって、前記
時間同期のための前記拡散符号の１周期以上の時刻成分
を検出することを特徴とする請求項５に記載のＧＰＳ受
信機。 - 【請求項７】ＧＰＳ衛星からの電波を受信する受信手段
と、 前記ＧＰＳ衛星の軌道情報を少なくとも格納する記憶手
段と、 前記受信手段で受信されたスペクトラム拡散信号電波に
ついて、拡散符号についての同期を検出する拡散符号同
期検出手段と、 時刻情報を提供する時計手段と、 前記ＧＰＳ衛星からの情報のビットの境目を検出するビ
ット境目検出手段と、 前記拡散符号同期検出手段で検出された同期時点を時間
同期のための前記拡散符号の１周期以下の時刻成分とす
ると共に、前記ビット境目検出部で検出されたビットの
境目の時刻情報を前記時計手段から取得し、その境目の
時刻情報と、前記ＧＰＳ衛星の既知の軌道情報と前記Ｇ
ＰＳ受信機のおおよその位置とから求められる前記ＧＰ
Ｓ衛星からの電波の前記ＧＰＳ受信への到達時間との差
によって求めた時間情報によって、前記時間同期のため
の前記拡散符号の１周期以上の時刻成分を求め、前記時
間同期をとる時間同期検出手段とを備えることを特徴と
するＧＰＳ受信機。 - 【請求項８】前記時間同期検出手段では、 前記ビット境目検出部で検出されたビットの境目の時刻
情報と、前記ＧＰＳ衛星の既知の軌道情報と前記ＧＰＳ
受信機のおおよその位置とから求められる前記ＧＰＳ衛
星からの電波の前記ＧＰＳ受信への到達時間との差によ
って求めた時刻情報に、前記ＧＰＳ受信機が利用可能な
時刻情報と正確な時刻情報との差と前記ＧＰＳ衛星から
前記ＧＰＳ受信機までの伝搬時間の誤差との和よりも小
さい時間誤差を加算または減算することによって、前記
時間同期のための前記拡散符号の１周期以上の時刻成分
を検出することを特徴とする請求項７に記載のＧＰＳ受
信機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23527999A JP3512068B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 測位システムにおける時間同期方法およびｇｐｓ受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23527999A JP3512068B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 測位システムにおける時間同期方法およびｇｐｓ受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001059864A JP2001059864A (ja) | 2001-03-06 |
| JP3512068B2 true JP3512068B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=16983757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23527999A Expired - Lifetime JP3512068B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 測位システムにおける時間同期方法およびｇｐｓ受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3512068B2 (ja) |
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| JP2008032638A (ja) | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Seiko Epson Corp | 測位装置、測位方法及び測位装置を有する時計 |
| JP2008032637A (ja) | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Seiko Epson Corp | 時刻修正装置、時刻修正装置付き計時装置及び時刻修正方法 |
| JP2008032636A (ja) | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Seiko Epson Corp | 時刻修正装置、時刻修正装置付き計時装置及び時刻修正方法 |
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| JP5034749B2 (ja) * | 2007-07-31 | 2012-09-26 | セイコーエプソン株式会社 | 時刻修正装置、時刻修正装置付き計時装置及び時刻修正方法 |
| JP4845947B2 (ja) * | 2008-10-17 | 2011-12-28 | マゼランシステムズジャパン株式会社 | 衛星時刻同期方法及び衛星時刻同期システム |
| JP5447598B2 (ja) * | 2012-07-03 | 2014-03-19 | セイコーエプソン株式会社 | 時刻修正装置、時刻修正装置付き計時装置及び時刻修正方法 |
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| CN103675838A (zh) * | 2012-08-31 | 2014-03-26 | 迈实电子(上海)有限公司 | 同步导航电文的方法、接收机及装置 |
| CN103675853A (zh) * | 2012-08-31 | 2014-03-26 | 迈实电子(上海)有限公司 | 同步导航电文的方法、接收机及装置 |
| CN103675837A (zh) * | 2012-08-31 | 2014-03-26 | 迈实电子(上海)有限公司 | 同步导航电文的方法、接收机及装置 |
| JP6508096B2 (ja) * | 2016-03-16 | 2019-05-08 | カシオ計算機株式会社 | 衛星電波受信装置、電波時計、日時情報出力方法、及びプログラム |
| JP6911427B2 (ja) * | 2017-03-21 | 2021-07-28 | セイコーエプソン株式会社 | 電子機器および受信装置 |
-
1999
- 1999-08-23 JP JP23527999A patent/JP3512068B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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