JP6681231B2

JP6681231B2 - Reference signal generator and reference signal generation method

Info

Publication number: JP6681231B2
Application number: JP2016053188A
Authority: JP
Inventors: 真也小和田
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: JP2017169072A

Description

本発明は、主として、基準信号を外部へ出力する基準信号発生装置に関する。 The present invention mainly relates to a reference signal generator that outputs a reference signal to the outside.

従来から、携帯電話の基地局及びデジタル放送の送信局等の無線通信設備には、基準信号発生装置が設置されている。基準信号発生装置は、ＧＮＳＳ衛星から取得した信号に基づいて、周波数及びタイミングが非常に正確な基準信号を出力する。無線通信設備では、この基準信号に基づいて、信号を送信するタイミングを決定したり、信号の周波数の同期を行う。特許文献１は、この種の基準信号発生装置を開示する。 2. Description of the Related Art Conventionally, reference signal generators are installed in wireless communication equipment such as base stations for mobile phones and transmitting stations for digital broadcasting. The reference signal generator outputs a reference signal having very accurate frequency and timing based on the signal acquired from the GNSS satellite. The wireless communication equipment determines the timing of transmitting a signal and synchronizes the frequency of the signal based on this reference signal. Patent Document 1 discloses a reference signal generator of this type.

特許文献１の基準信号発生装置は、ＧＰＳ受信機と、電圧制御発振器と、位相比較器と、ループフィルタと、を備える。ＧＰＳ受信機は、発振器を内蔵しており、ＧＰＳ衛星からの測位信号に基づいて測位演算を行って１ＰＰＳ信号を発生させる。電圧制御発振器は、入力される制御電圧に応じた周波数の信号を発生する。位相比較器は、ＧＰＳ受信機が発生させた１ＰＰＳ信号と、電圧制御発振器が出力した信号を分周した信号と、を比較して位相差を出力する。ループフィルタは、位相比較器が出力した位相差に基づいて電圧制御発振器を制御して基準信号を発生させる。このように測位信号に電圧制御発振器を同期させる制御を同期制御と称する。 The reference signal generation device of Patent Document 1 includes a GPS receiver, a voltage controlled oscillator, a phase comparator, and a loop filter. The GPS receiver has a built-in oscillator and performs a positioning calculation based on a positioning signal from a GPS satellite to generate a 1PPS signal. The voltage controlled oscillator generates a signal having a frequency according to the input control voltage. The phase comparator compares the 1PPS signal generated by the GPS receiver with a signal obtained by dividing the signal output by the voltage controlled oscillator and outputs a phase difference. The loop filter controls the voltage controlled oscillator based on the phase difference output from the phase comparator to generate a reference signal. The control for synchronizing the voltage controlled oscillator with the positioning signal in this way is called synchronization control.

特開２０１０−２０００５１号公報JP, 2010-200051, A

ここで、測位信号が取得できなくなったり、測位信号を取得できても信号レベルが低い場合は、ＧＰＳ受信機の発振器の誤差が正確に特定できなくなり、同期制御を解除する。この場合、基準信号発生装置では、ＧＰＳ受信機が出力する信号を用いずに電圧制御発振器が単独で基準信号を発生させる。 Here, when the positioning signal cannot be acquired or when the positioning signal can be acquired but the signal level is low, the error of the oscillator of the GPS receiver cannot be accurately specified, and the synchronization control is released. In this case, in the reference signal generator, the voltage controlled oscillator independently generates the reference signal without using the signal output from the GPS receiver.

その後、測位信号が取得できるようになった場合、再びＧＰＳ受信機の発振器の誤差が特定できるようになり、同期制御に復帰する。しかし、測位信号が取得できない時間が長い場合等、ＧＰＳ受信機の発振器の誤差が大幅に変化した場合、測位信号の信号レベルによってはＧＰＳ受信機の発振器の正確な誤差を特定できない可能性がある。従って、このような場合は、より強い信号レベルの測位信号が取得できるまで同期制御を行うことができない。この課題は、同期制御への復帰時だけでなく、同期制御の開始時（基準信号発生装置の起動時等）にも生じ得る。 After that, when the positioning signal can be acquired, the error of the oscillator of the GPS receiver can be specified again, and the synchronous control is resumed. However, when the error of the oscillator of the GPS receiver changes significantly, such as when the positioning signal cannot be acquired for a long time, there is a possibility that the accurate error of the oscillator of the GPS receiver cannot be specified depending on the signal level of the positioning signal. . Therefore, in such a case, the synchronization control cannot be performed until a positioning signal having a stronger signal level can be acquired. This problem may occur not only at the time of returning to the synchronous control but also at the start of the synchronous control (at the time of starting the reference signal generating device).

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、同期制御の開始又は復帰が容易な基準信号発生装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide a reference signal generation device in which synchronization control can be easily started or restored.

課題を解決するための手段及び効果Means and effects for solving the problems

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, the means for solving the problem and the effect thereof will be described.

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の基準信号発生装置が提供される。即ち、この基準信号発生装置は、第１信号発振部と、基準信号発振部と、判断部と、信号誤差出力部と、測位演算部と、信号補正部と、比較部と、基準信号出力部と、を備える。前記第１信号発振部は、第１信号を発振する。前記基準信号発振部は、前記第１信号発振部より信号安定度が高く、基準信号を発振する。前記判断部は、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号が有効か否かを判断する。前記信号誤差出力部は、前記基準信号に対する前記第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第２信号誤差を出力する。前記測位演算部は、前記測位信号が有効であると前記判断部が判断している場合は、前記測位信号に基づいて演算を行うことで、当該測位信号に対する前記第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第１信号誤差を検出し、前記測位信号が有効であると前記判断部が判断している状況から、前記測位信号が有効でないと前記判断部が判断する状況に切り替わった場合は、前記信号誤差出力部が出力した前記第２信号誤差を用いて、前記第１信号誤差を検出する。前記信号補正部は、前記測位演算部から入力された前記第１信号誤差に基づいて、前記第１信号を補正する。前記比較部は、前記信号補正部により補正された前記第１信号と、前記基準信号と、を比較する。前記基準信号出力部は、前記比較部の比較結果に基づいて前記基準信号発振部が発振した前記基準信号を外部へ出力する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a reference signal generator having the following configuration. That is, the reference signal generator comprises a first signal oscillation unit, a reference signal oscillation unit, a determination unit, and a signal error output unit, and a positioning calculation unit, and the signal correction unit, and the ratio較部, reference signal output It comprises a part, a. The first signal oscillator oscillates a first signal. The reference signal oscillator has a higher signal stability than the first signal oscillator and oscillates a reference signal. The determination unit determines whether the positioning signal from the GNSS satellite is valid. The signal error output unit outputs a second signal error that is at least one of a frequency error and a timing error of the first signal with respect to the reference signal. When the determination unit determines that the positioning signal is valid , the positioning calculation unit performs a calculation based on the positioning signal, and thereby the frequency variation and timing of the first signal with respect to the positioning signal. The first signal error, which is at least one of the errors, is detected, and the situation in which the determination unit determines that the positioning signal is valid is switched to the situation in which the determination unit determines that the positioning signal is not valid. In this case, the first signal error is detected using the second signal error output by the signal error output unit . The signal correction unit corrects the first signal based on the first signal error input from the positioning calculation unit. The comparison unit compares the first signal corrected by the signal correction unit with the reference signal. The reference signal output unit outputs the reference signal oscillated by the reference signal oscillating unit to the outside based on the comparison result of the comparison unit.

これにより、測位演算部には、基準信号に対する第１信号の信号誤差（第２信号誤差）が入力される。基準信号発振部は第１信号発振部よりも信号安定度が高いので、測位信号が適切に利用できない場合では第１信号よりも基準信号の方が精度が高い。そのため、測位演算部は、第１信号の誤差をある程度正確に把握することができる。従って、同期制御の開始又は復帰が容易となる。また、ＧＮＳＳ衛星に基づく同期制御を行うことができない場合であっても、基準信号と比較することで、第１信号の誤差をある程度正確に把握できる。従って、測位信号が有効となった場合の同期制御への復帰が容易となる。 As a result, the positioning calculation unit receives the signal error of the first signal with respect to the reference signal (second signal error). Since the reference signal oscillator has a higher signal stability than the first signal oscillator, the reference signal is more accurate than the first signal when the positioning signal cannot be used properly. Therefore, the positioning calculation unit can grasp the error of the first signal to some extent accurately. Therefore, it becomes easy to start or return the synchronous control. Further, even when the synchronization control based on the GNSS satellite cannot be performed, the error of the first signal can be grasped to some extent accurately by comparing with the reference signal. Therefore, it becomes easy to return to the synchronous control when the positioning signal becomes valid.

前記の基準信号発生装置においては、装置起動後に、初めに前記第２信号誤差が検出され、次に、当該第２信号誤差を用いて前記測位演算部が前記第１信号誤差を検出することが好ましい。 In the reference signal generator, the second signal error may be first detected after the device is activated, and then the positioning calculation unit may detect the first signal error using the second signal error. preferable.

これにより、測位信号の信号レベルが低い場合であっても同期制御を開始することができる。 Thereby, even if the signal level of the positioning signal is low, the synchronization control can be started.

前記の基準信号発生装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この基準信号発生装置は、取得部と、自走制御部と、を備える。前記取得部は、前記基準信号発振部が使用される環境を示す環境値を取得する。前記自走制御部は、前記測位信号が有効でないと前記判断部が判断する状況に切り替わった場合に、前記比較部による前記第１信号と前記基準信号との比較結果に代えて、前記取得部が取得した前記環境値に基づいて前記自走制御部が前記基準信号発振部を制御する。 The above reference signal generator preferably has the following configuration. That is, this reference signal generation device includes an acquisition unit and a self-propelled control unit. The acquisition unit acquires an environment value indicating the environment in which the reference signal oscillator is used. When the self-propelled control unit switches to a situation in which the determination unit determines that the positioning signal is not valid, the self-running control unit replaces the comparison result of the first signal and the reference signal by the comparison unit, and acquires the acquisition unit. The free-running control unit controls the reference signal oscillating unit based on the environment value acquired by.

これにより、測位信号を利用しない状況（利用できない状況）であっても、自走制御を行うことで基準信号の信号安定度を維持することができるので、より正確な第２信号誤差を検出できる。 Thereby, even in a situation where the positioning signal is not used (a situation where the positioning signal cannot be used), the signal stability of the reference signal can be maintained by performing the self-propelled control, so that a more accurate second signal error can be detected. .

前記の基準信号発生装置においては、前記第１信号発振部が温度補償型水晶発振器であり、前記基準信号発振部が恒温槽型水晶発振器であることが好ましい。 In the reference signal generator, it is preferable that the first signal oscillating unit is a temperature-compensated crystal oscillator, and the reference signal oscillating unit is an oven-controlled crystal oscillator.

これにより、一般的に用いられる発振器を用いて本発明を実現できる。 As a result, the present invention can be realized using a commonly used oscillator.

本発明の第２の観点によれば、第１信号発振部により第１信号を発振し、当該第１信号発振部より信号安定度が高い基準信号発振部により基準信号を発振する基準信号発生方法において、以下の工程を含む方法が提供される。即ち、この基準信号発生方法は、判断工程と、信号誤差出力工程と、測位演算工程と、信号補正工程と、比較工程と、基準信号出力工程と、を含む。前記判断工程では、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号が有効か否かを判断する。前記信号誤差出力工程では、前記基準信号に対する前記第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第２信号誤差を出力する。前記測位演算工程では、前記測位信号が有効であると前記判断工程で判断している場合は、前記測位信号に基づいて演算を行うことで、当該測位信号に対する前記第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第１信号誤差を検出し、前記測位信号が有効であると前記判断工程で判断している状況から、前記測位信号が有効でないと前記判断工程で判断する状況に切り替わった場合は、前記信号誤差出力工程で出力した前記第２信号誤差を用いて、前記第１信号誤差を検出する。前記信号補正工程では、前記測位演算工程で出力された前記第１信号誤差に基づいて、前記第１信号を補正する。前記比較工程では、前記信号補正工程で補正された前記第１信号と、前記基準信号と、を比較する。前記基準信号出力工程では、前記比較工程での比較結果に基づいて前記基準信号発振部が発振した前記基準信号を外部へ出力する。 According to a second aspect of the present invention, a reference signal generating method in which a first signal oscillating unit oscillates a first signal and a reference signal oscillating unit having a higher signal stability than the first signal oscillating unit oscillates a reference signal. In, a method is provided that includes the following steps. That is, the reference signal generating method includes a determining step, a signal error output step, the positioning calculation step, and a signal correcting step, a comparison step, a reference signal output step. In the determining step, it is determined whether the positioning signal from the GNSS satellite is valid. In the signal error output step, a second signal error that is at least one of a frequency variation and a timing error of the first signal with respect to the reference signal is output. In the positioning calculation step, when it is determined in the determination step that the positioning signal is valid, a calculation is performed based on the positioning signal, so that frequency variation and timing of the first signal with respect to the positioning signal. The first signal error, which is at least one of the errors, is detected, and the situation in which the positioning signal is determined to be valid in the determination step is switched to the situation in which the positioning signal is determined to be invalid in the determination step. In this case, the first signal error is detected using the second signal error output in the signal error output step . In the signal correction step, the first signal is corrected based on the first signal error output in the positioning calculation step. In the comparison step, the first signal corrected in the signal correction step is compared with the reference signal. In the reference signal output step, the reference signal oscillated by the reference signal oscillator based on the comparison result obtained in the comparison step is output to the outside.

第１実施形態に係る基準信号発生装置の構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a reference signal generator according to the first embodiment. 第１実施形態に係るスイッチ切替制御を示すフローチャート。3 is a flowchart showing switch switching control according to the first embodiment. 第２実施形態に係る基準信号発生装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the reference signal generator which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係るスイッチ切替制御を示すフローチャート。The flowchart which shows the switch change control which concerns on 2nd Embodiment.

次に、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。以下の説明において、「へ出力する」と記載した場合、該当する装置へ直接的に出力する場合だけでなく、他の装置を介して該当する装置へ出力する場合も含むものとする。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, when "output to" is described, it includes not only the case of directly outputting to the corresponding apparatus but also the case of outputting to the corresponding apparatus via another apparatus.

第１実施形態の基準信号発生装置１は、携帯電話の基地局又は地上デジタル放送の送信局等の無線通信設備に設置される。基準信号発生装置１の入力部４１には、ＧＮＳＳアンテナ２が接続されている。ＧＮＳＳアンテナ２は、ＧＮＳＳ衛星から測位信号を受信し、この測位信号を基準信号発生装置１へ出力する。基準信号発生装置１は、この測位信号に基づいて、基準信号（基準周波数信号及び基準タイミング信号等）を発生させる。基準信号は、上記の無線通信設備の各機器へ出力される。ＧＮＳＳ衛星としては、ＧＰＳ衛星、ＱＺＳＳ衛星、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星、及びＧＡＬＩＬＥＯ衛星が存在する。 The reference signal generator 1 of the first embodiment is installed in a wireless communication facility such as a base station of a mobile phone or a transmitting station of terrestrial digital broadcasting. The GNSS antenna 2 is connected to the input unit 41 of the reference signal generator 1. The GNSS antenna 2 receives the positioning signal from the GNSS satellite and outputs this positioning signal to the reference signal generation device 1. The reference signal generator 1 generates a reference signal (reference frequency signal, reference timing signal, etc.) based on this positioning signal. The reference signal is output to each device of the above wireless communication equipment. As GNSS satellites, there are GPS satellites, QZSS satellites, GLONASS satellites, and GALILEO satellites.

基準信号発生装置１は、ＧＮＳＳ受信ブロック１０と、基準信号発生ブロック２０と、から構成される。ＧＮＳＳ受信ブロック１０は、第１信号を発生させるので第１信号発生ブロックと称することもできる。なお、ＧＮＳＳ受信ブロック１０と基準信号発生ブロック２０は、同じ筐体の内部に配置されていても良いし、個別の筐体に配置されて物理的に離れた位置に配置されていても良い。個別の筐体に配置されている場合、ＧＮＳＳ受信ブロック１０をＧＮＳＳ受信機と称することができる。 The reference signal generator 1 includes a GNSS reception block 10 and a reference signal generation block 20. Since the GNSS reception block 10 generates the first signal, it can also be referred to as a first signal generation block. The GNSS reception block 10 and the reference signal generation block 20 may be arranged inside the same housing, or may be arranged in separate housings and physically separated from each other. The GNSS receiver block 10 may be referred to as a GNSS receiver when arranged in a separate housing.

ＧＮＳＳ受信ブロック１０は、ＴＣＸＯ（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ、温度補償型水晶発振器、第１信号発振部）１１と、シンセサイザ１２と、ダウンコンバータ部１３と、ベースバンド処理部１４と、第１スイッチ１５と、測位演算部１６と、信号補正部１７と、判断部１８と、信号誤差出力部１９と、を備える。これらのうち、第１スイッチ１５、測位演算部１６、信号補正部１７、判断部１８、信号誤差出力部１９は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、又はＣＰＵ等の演算処理部により実現される。 The GNSS reception block 10 includes a TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator, a temperature-compensated crystal oscillator, a first signal oscillating unit) 11, a synthesizer 12, a down converter unit 13, a baseband processing unit 14, and a first switch 15. The positioning calculation unit 16, the signal correction unit 17, the determination unit 18, and the signal error output unit 19 are provided. Of these, the first switch 15, the positioning calculation unit 16, the signal correction unit 17, the determination unit 18, and the signal error output unit 19 are realized by a calculation processing unit such as an FPGA, an ASIC, or a CPU.

ＴＣＸＯ１１は、水晶振動子を共振器として使用した発振器である。ＴＣＸＯ１１は、予め設定された周波数の信号（第１信号）を発生させ、シンセサイザ１２へ出力する。本明細書では、ＴＣＸＯ１１が直接的に出力する信号だけでなく、当該信号を補正又は変換等して得られる信号も含めて「第１信号」と称する。 The TCXO11 is an oscillator that uses a crystal oscillator as a resonator. The TCXO 11 generates a signal having a preset frequency (first signal) and outputs it to the synthesizer 12. In the present specification, not only a signal directly output by the TCXO 11 but also a signal obtained by correcting or converting the signal is referred to as a “first signal”.

シンセサイザ１２は、ＴＣＸＯ１１が発生させた第１信号を変換してダウンコンバータ部１３、ベースバンド処理部１４、及び信号補正部１７へ出力する。この信号はクロック信号として用いられる。また、シンセサイザ１２は、ＴＣＸＯ１１が発生させた第１信号から復調用信号を発生させ、ダウンコンバータ部１３へ出力する。 The synthesizer 12 converts the first signal generated by the TCXO 11 and outputs the first signal to the down converter 13, the baseband processor 14, and the signal corrector 17. This signal is used as a clock signal. Further, the synthesizer 12 generates a demodulation signal from the first signal generated by the TCXO 11 and outputs the demodulation signal to the down converter unit 13.

ダウンコンバータ部１３には、ＧＮＳＳアンテナ２から測位信号が入力されるとともに、シンセサイザ１２から復調用信号が入力される。ダウンコンバータ部１３は、復調用信号を用いて測位信号をダウンコンバートしてＩＦ信号へ変換する。ダウンコンバータ部１３は、ＩＦ信号をベースバンド処理部１４へ出力する。 A positioning signal is input from the GNSS antenna 2 to the down converter unit 13, and a demodulation signal is input from the synthesizer 12 as well. The down converter unit 13 down-converts the positioning signal using the demodulation signal and converts the positioning signal into an IF signal. The down converter unit 13 outputs the IF signal to the baseband processing unit 14.

ベースバンド処理部１４は、シンセサイザ１２が出力した第１信号をサンプリング周波数として用いてＩＦ信号を復調してベースバンド信号へ変換する。ベースバンド処理部１４は、ベースバンド信号を第１スイッチ１５を介して測位演算部１６へ出力する。 The baseband processing unit 14 demodulates the IF signal by using the first signal output from the synthesizer 12 as a sampling frequency and converts the IF signal into a baseband signal. The baseband processing unit 14 outputs the baseband signal to the positioning calculation unit 16 via the first switch 15.

測位演算部１６は、ベースバンド処理部１４から入力されたベースバンド信号に基づいて、航法メッセージを読み取って衛星の軌道を取得し、自機の位置と、自機側の時計の誤差を公知の方法で計算する。測位演算部１６は、この測位演算によって、ＧＮＳＳ衛星に搭載されている高精度な時計に同期した正確な時刻を得ることができる。また、測位演算部１６は、測位演算を行うことにより、第１信号のクロックオフセット（タイミング誤差）及びクロックドリフト（周波数変動）を算出する。以下では、測位信号に基づいて得られた、第１信号のクロックオフセットとクロックドリフトの少なくとも一方を第１信号誤差と称する。測位演算部１６は、クロックオフセット及びクロックドリフトを信号補正部１７へ出力する。 The positioning calculation unit 16 reads the navigation message and acquires the satellite orbit based on the baseband signal input from the baseband processing unit 14, and determines the error between the position of the own device and the clock of the own device. Calculate by the method. The positioning calculation unit 16 can obtain an accurate time synchronized with a highly accurate clock mounted on the GNSS satellite by this positioning calculation. In addition, the positioning calculation unit 16 calculates the clock offset (timing error) and the clock drift (frequency fluctuation) of the first signal by performing the positioning calculation. Below, at least one of the clock offset and the clock drift of the first signal obtained based on the positioning signal is referred to as a first signal error. The positioning calculation unit 16 outputs the clock offset and the clock drift to the signal correction unit 17.

信号補正部１７は、測位演算部１６から入力されたクロックオフセット及びクロックドリフトに基づいて第１信号を補正する。具体的には信号補正部１７は、タイミング誤差に基づいて第１信号の立ち上がりのタイミングを補正するとともに、クロックドリフトに基づいて周波数を補正する。また、信号補正部１７は分周器の機能を有しており、補正した第１信号を分周することで１ＰＰＳ信号を発生させる。なお、信号補正部１７とは別に分周器を設けても良い。信号補正部１７は、第１信号を補正及び分周することで得られる１ＰＰＳ信号を基準信号発生ブロック２０へ出力する。 The signal correction unit 17 corrects the first signal based on the clock offset and the clock drift input from the positioning calculation unit 16. Specifically, the signal correction unit 17 corrects the rising timing of the first signal based on the timing error and also corrects the frequency based on the clock drift. Further, the signal correction unit 17 has a function of a frequency divider, and generates a 1PPS signal by dividing the corrected first signal. A frequency divider may be provided separately from the signal correction unit 17. The signal correction unit 17 outputs the 1PPS signal obtained by correcting and dividing the first signal to the reference signal generation block 20.

判断部１８は、測位信号又は第１信号誤差等に基づいて、測位信号が有効か否かを判断する。測位信号が有効とは、第１信号誤差を適切に検出できる測位信号が基準信号発生装置１に入力されていることをいう。判断部１８は、例えば、測位信号の信号レベル、及び、利用可能なＧＮＳＳ衛星の数等に基づいて測位信号が有効か否かを判断する。判断部１８は、測位信号の判断結果に基づいて、第１スイッチ１５を切り替える制御を行う。具体的には、判断部１８は、測位信号が有効であると判断している状況では、ベースバンド処理部１４が出力するベースバンド信号が測位演算部１６に出力されるように第１スイッチ１５を制御する。一方、判断部１８は、測位信号が有効でないと判断している状況では、信号誤差出力部１９の出力が測位演算部１６に出力されるように第１スイッチ１５を制御する。 The determination unit 18 determines whether or not the positioning signal is valid based on the positioning signal, the first signal error, or the like. That the positioning signal is valid means that the positioning signal capable of appropriately detecting the first signal error is input to the reference signal generation device 1. The determination unit 18 determines whether or not the positioning signal is valid based on, for example, the signal level of the positioning signal, the number of available GNSS satellites, and the like. The determination unit 18 controls the switching of the first switch 15 based on the determination result of the positioning signal. Specifically, when the determination unit 18 determines that the positioning signal is valid, the first switch 15 outputs the baseband signal output by the baseband processing unit 14 to the positioning calculation unit 16. To control. On the other hand, when the determination unit 18 determines that the positioning signal is not valid, the determination unit 18 controls the first switch 15 so that the output of the signal error output unit 19 is output to the positioning calculation unit 16.

信号誤差出力部１９は、基準信号発生ブロック２０が出力する基準信号と第１信号との比較を行うことにより、第１信号のクロックオフセット（タイミング誤差）及びクロックドリフト（周波数変動）を算出する。以下では、基準信号に基づいて得られた、第１信号のクロックオフセットとクロックドリフトの少なくとも一方を第２信号誤差と称する。信号誤差出力部１９は、測位信号が有効でないと判断部１８が判断している状況において、第１スイッチ１５を介して第２信号誤差を測位演算部１６に出力する。なお、信号誤差出力部１９がクロックドリフトのみを出力した場合であっても、クロックドリフトに基づいてクロックオフセットを求めることができる。 The signal error output unit 19 calculates the clock offset (timing error) and the clock drift (frequency fluctuation) of the first signal by comparing the reference signal output from the reference signal generation block 20 with the first signal. Below, at least one of the clock offset and the clock drift of the first signal obtained based on the reference signal is referred to as a second signal error. The signal error output unit 19 outputs the second signal error to the positioning calculation unit 16 via the first switch 15 when the determination unit 18 determines that the positioning signal is not valid. Even if the signal error output unit 19 outputs only the clock drift, the clock offset can be obtained based on the clock drift.

基準信号発生ブロック２０は、位相比較部（比較部）２１と、ループフィルタ２２と、ＯＣＸＯ（ＯｖｅｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ、恒温槽型水晶発振器、基準信号発振部）２３と、分周部２４と、を備える。 The reference signal generation block 20 includes a phase comparison unit (comparison unit) 21, a loop filter 22, an OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator, a temperature controlled crystal oscillator, a reference signal oscillation unit) 23, and a frequency divider 24. Prepare

ＯＣＸＯ２３は、水晶振動子を共振器として使用した発振器であり、外部から印加される制御電圧のレベルに応じて、出力する周波数が変更可能に構成されている。ＯＣＸＯ２３は、発振器を恒温槽で覆い、恒温槽内が一定の温度となるように制御が行われている。これにより、ＯＣＸＯ２３は、ＴＣＸＯ１１よりも信号安定度が高い。ＯＣＸＯ２３が出力した基準周波数信号は、基準周波数信号出力部（基準信号出力部）４２から外部のシステムへ出力される。 The OCXO 23 is an oscillator that uses a crystal oscillator as a resonator, and the output frequency can be changed according to the level of a control voltage applied from the outside. The OCXO 23 covers the oscillator with a constant temperature bath, and controls the inside of the constant temperature bath to have a constant temperature. As a result, the OCXO 23 has a higher signal stability than the TCXO 11. The reference frequency signal output by the OCXO 23 is output from the reference frequency signal output unit (reference signal output unit) 42 to an external system.

分周部２４は、ＯＣＸＯ２３から入力された基準周波数信号を分周して高い周波数から低い周波数に変換して位相比較部２１へ出力する。また、低い周波数に変換された基準周波数信号は、基準タイミング信号（１ＰＰＳ信号）として基準タイミング信号出力部（基準信号出力部）４３から外部へ出力される。なお、以下の説明では、基準周波数信号と基準タイミング信号を合わせて基準信号と称する。 The frequency divider 24 divides the reference frequency signal input from the OCXO 23, converts the reference frequency signal from a high frequency to a low frequency, and outputs the frequency to the phase comparator 21. The reference frequency signal converted into the low frequency is output to the outside from the reference timing signal output unit (reference signal output unit) 43 as a reference timing signal (1PPS signal). In the following description, the reference frequency signal and the reference timing signal are collectively referred to as a reference signal.

位相比較部２１は、分周部２４が出力した基準タイミング信号と、信号補正部１７が出力した１ＰＰＳ信号と、を比較して位相差を算出する。位相比較部２１が算出した位相差は、ループフィルタ２２及び信号誤差出力部１９へ出力される。 The phase comparison unit 21 calculates the phase difference by comparing the reference timing signal output by the frequency division unit 24 and the 1PPS signal output by the signal correction unit 17. The phase difference calculated by the phase comparison unit 21 is output to the loop filter 22 and the signal error output unit 19.

ループフィルタ２２は、位相比較部２１から入力された位相差に基づいて、この位相差をゼロに近づけるように制御電圧を決定してＯＣＸＯ２３を制御する。これにより、経時変化や周囲の温度変化等に起因してＯＣＸＯ２３の特性の変動が生じたとしても、基準信号発生装置１の基準信号を高精度に保つことができる。このように、ＯＣＸＯ２３を測位信号に基づいて補正する（同期させる）制御を同期制御と称する。 The loop filter 22 controls the OCXO 23 by determining a control voltage based on the phase difference input from the phase comparison unit 21 so that the phase difference approaches zero. As a result, even if the characteristic of the OCXO 23 fluctuates due to a change with time or a change in ambient temperature, the reference signal of the reference signal generator 1 can be maintained with high accuracy. The control for correcting (synchronizing) the OCXO 23 based on the positioning signal in this way is called synchronization control.

信号誤差出力部１９は、位相比較部２１から入力された位相差に基づいて、この位相差が０になるようなクロックドリフトを算出して出力する。 The signal error output unit 19 calculates and outputs a clock drift such that the phase difference becomes 0 based on the phase difference input from the phase comparison unit 21.

次に、図２のフローチャートを参照して、測位信号が有効な状況から有効でない状況に切り替わった場合の処理について説明する。 Next, with reference to the flowchart of FIG. 2, a process when the positioning signal is switched from the valid state to the invalid state will be described.

上述のように、判断部１８は測位信号が有効か否かを判断している（Ｓ１０１）。判断部１８は、測位信号が有効と判断している状況では、ベースバンド処理部１４からのベースバンド信号が測位演算部１６へ出力されるように第１スイッチ１５を制御する（Ｓ１０２）。これにより、高精度の測位信号に基づいて第１信号を発生させ、基準信号発生ブロック２０へ出力できる。 As described above, the determination unit 18 determines whether the positioning signal is valid (S101). When the positioning signal is determined to be valid, the determination unit 18 controls the first switch 15 so that the baseband signal from the baseband processing unit 14 is output to the positioning calculation unit 16 (S102). As a result, the first signal can be generated based on the highly accurate positioning signal and output to the reference signal generation block 20.

ここで、落雷又は電波障害等により、測位衛星数が閾値Ａ以下となるか、測位信号の信号レベルが所定の閾値Ｂ以下になったとする。閾値Ａ及び閾値Ｂは任意であるが、閾値Ａとしては測位衛星数＝０を例として挙げることができる。閾値Ｂとしては、Ｃ／Ａコードと航法メッセージの復調はできないが、受信した信号を積算してピークを探索する方法により測位を行うことが可能な信号強度（例えば、−１４７［ｄＢｍ］から−１４５［ｄＢｍ］程度）を例として挙げることができる。判断部１８は、測位衛星数が閾値Ａ以下となるか、測位信号の信号レベルが閾値Ｂ以下となった場合に測位信号が有効でないと判断し、信号誤差出力部１９からの第２信号誤差が測位演算部１６へ出力されるように第１スイッチ１５を制御する（Ｓ１０３）。 Here, it is assumed that the number of positioning satellites becomes equal to or lower than the threshold value A or the signal level of the positioning signal becomes equal to or lower than a predetermined threshold value B due to a lightning strike or a radio interference. Although the threshold A and the threshold B are arbitrary, the number of positioning satellites = 0 can be taken as an example of the threshold A. As the threshold value B, the C / A code and the navigation message cannot be demodulated, but the signal strength capable of performing positioning by a method of integrating received signals to search for a peak (for example, from -147 [dBm]- 145 [dBm]) can be given as an example. The determination unit 18 determines that the positioning signal is not valid when the number of positioning satellites is less than or equal to the threshold A or the signal level of the positioning signal is less than or equal to the threshold B, and the second signal error from the signal error output unit 19 is determined. The first switch 15 is controlled so that is output to the positioning calculation unit 16 (S103).

これにより、測位信号が有効でない状況では、測位信号に代えて基準信号に基づいてＴＣＸＯ１１の信号誤差が検出される。ＯＣＸＯ２３は、測位信号に比べると信号安定度は劣るが、ＴＣＸＯ１１よりは信号安定度が高いので、上記のように基準信号に基づいて第１信号の信号誤差を検出することで、従来のように信号誤差を全く更新しない構成と比較して、第１信号の信号誤差を把握することができる。 Accordingly, in the situation where the positioning signal is not valid, the signal error of the TCXO 11 is detected based on the reference signal instead of the positioning signal. Although the signal stability of the OCXO 23 is inferior to that of the positioning signal, the signal stability of the OCXO 23 is higher than that of the TCXO 11. Therefore, by detecting the signal error of the first signal based on the reference signal as described above, it is possible to perform the conventional operation. The signal error of the first signal can be grasped as compared with the configuration in which the signal error is not updated at all.

測位信号が有効でない状況では、ＯＣＸＯ２３の出力する基準周波数信号は特に補正されない。しかし、ＯＣＸＯ２３は信号安定度が高いため、十分な精度の基準信号を出力し続けることができる。なお、信号補正部１７は、基準信号に基づいて検出された第２信号誤差を考慮して第１信号を補正しているため、第１信号は基準信号に同期する。従って、位相比較部２１の比較結果に基づく位相差もゼロになるため、第１信号の信号誤差の影響が基準信号に影響を与えないようにすることができる。 When the positioning signal is not valid, the reference frequency signal output from the OCXO 23 is not particularly corrected. However, since the OCXO 23 has high signal stability, it can continue to output the reference signal with sufficient accuracy. Since the signal correction unit 17 corrects the first signal in consideration of the second signal error detected based on the reference signal, the first signal synchronizes with the reference signal. Therefore, the phase difference based on the comparison result of the phase comparison unit 21 also becomes zero, and it is possible to prevent the influence of the signal error of the first signal from affecting the reference signal.

その後、取得可能なＧＮＳＳ衛星数が上記の閾値Ａを超え、かつ、測位信号の信号レベルが上記の閾値Ｂを超えたとする。これにより、判断部１８は、測位信号が有効と判断し、ベースバンド処理部１４からのベースバンド信号が測位演算部１６へ出力されるように第１スイッチ１５を制御する（Ｓ１０２）。 After that, it is assumed that the number of GNSS satellites that can be acquired exceeds the threshold value A and the signal level of the positioning signal exceeds the threshold value B. Accordingly, the determination unit 18 determines that the positioning signal is valid, and controls the first switch 15 so that the baseband signal from the baseband processing unit 14 is output to the positioning calculation unit 16 (S102).

従って、測位演算部１６は、再び測位演算を行って第１信号誤差を検出する。上述したように、この閾値Ｂの信号レベルの測位信号では、Ｃ／Ａコードと航法メッセージの復調はできないため、受信した信号を積算してピークを探索する。しかし、この方法では、測位演算で得られた現在時刻には、ミリ秒単位の誤差が含まれている可能性がある。 Therefore, the positioning calculation unit 16 performs the positioning calculation again to detect the first signal error. As described above, with the positioning signal having the signal level of the threshold value B, the C / A code and the navigation message cannot be demodulated, so the received signals are integrated to search for a peak. However, in this method, the current time obtained by the positioning calculation may include an error in milliseconds.

そのため、従来のようにＴＣＸＯ１１の信号誤差が全く更新されていない場合は、ＴＣＸＯ１１の誤差が大きくなって現在時刻がミリ秒単位でズレてしまう可能性がある。現在時刻のミリ秒単位のズレは第１信号の大きな信号誤差に繋がるため、従来では、上記の信号レベルの閾値Ｂを超えたときに同期制御に復帰することは現実的ではない。 Therefore, if the signal error of the TCXO 11 is not updated at all as in the conventional case, the error of the TCXO 11 may be large and the current time may be deviated in milliseconds. Since the deviation of the current time in units of milliseconds leads to a large signal error of the first signal, it is conventionally impractical to return to the synchronous control when the threshold B of the signal level is exceeded.

この点、本実施形態では、測位演算を行うことができない間において、基準信号に基づく第１信号の信号誤差（第２信号誤差）を用いて、第１信号の信号誤差（クロックオフセット及びクロックドリフトのうち少なくとも一方）が求められる。言い換えれば、ＴＣＸＯ１１の信号誤差はＯＣＸＯ２３の信号誤差程度に抑えられている。従って、この信号レベルの閾値Ｂを設定しても、現在時刻がズレることはない。従って、本実施形態の構成を採用することで、測位演算を行うことができない間の第１信号の誤差を継続して監視することができるので、信号レベルが弱い場合でも、測位演算を再開して同期制御に復帰することができる。 In this respect, in the present embodiment, the signal error (clock offset and clock drift) of the first signal is used while the positioning calculation cannot be performed by using the signal error (second signal error) of the first signal based on the reference signal. At least one of) is required. In other words, the signal error of TCXO11 is suppressed to about the signal error of OCXO23. Therefore, even if the threshold value B of the signal level is set, the current time does not shift. Therefore, by adopting the configuration of the present embodiment, it is possible to continuously monitor the error of the first signal while the positioning calculation cannot be performed. Therefore, even when the signal level is weak, the positioning calculation is restarted. It is possible to return to synchronous control.

次に、図３及び図４を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態の基準信号発生装置１の説明においては、第１実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。第２実施形態の基準信号発生装置１は、測位信号が有効でない場合において、第１実施形態よりも基準信号を安定させる自走制御を行う。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In the description of the reference signal generator 1 of the second embodiment, the same or similar members as in the first embodiment may be assigned the same reference numerals in the drawings, and the description thereof may be omitted. The reference signal generator 1 of the second embodiment performs free-running control to stabilize the reference signal more than the first embodiment when the positioning signal is not valid.

ＯＣＸＯ２３は、周囲の環境（例えば、温度、湿度、圧力）の変化により特性が変化し、同じ制御電圧を供給しても出力される信号の周波数が異なる。第２実施形態の基準信号発生装置１は、この特性によるズレ量を考慮することで、自走状態においても高精度な基準信号を出力し続けることができる。 The characteristics of the OCXO 23 change due to changes in the surrounding environment (for example, temperature, humidity, pressure), and the frequency of the output signal is different even if the same control voltage is supplied. The reference signal generator 1 of the second embodiment can continue to output the highly accurate reference signal even in the self-running state by considering the deviation amount due to this characteristic.

基準信号発生装置１は、この機能を発揮させるための構成として、図３に示すように、温度センサ５１と、湿度センサ５２と、圧力センサ５３と、が検出した環境値を取得する取得部４４を備える。また、基準信号発生装置１は、ＧＮＳＳ受信ブロック１０内に自走制御部３１を備え、基準信号発生ブロック２０内に第２スイッチ３２を備える。自走制御部３１は、上述の演算処理部に含めることもできる。 As shown in FIG. 3, the reference signal generator 1 has an acquisition unit 44 that acquires the environmental values detected by the temperature sensor 51, the humidity sensor 52, and the pressure sensor 53, as a configuration for exerting this function. Equipped with. Further, the reference signal generation device 1 includes a free-running control unit 31 in the GNSS reception block 10 and a second switch 32 in the reference signal generation block 20. The self-propelled control unit 31 can also be included in the arithmetic processing unit described above.

温度センサ５１は温度を検出し、自走制御部３１へ出力する。湿度センサ５２は、湿度を検出し、自走制御部３１へ出力する。圧力センサ５３は、圧力を検出し、自走制御部３１へ出力する。以下の説明では、温度センサ５１、湿度センサ５２、及び圧力センサ５３を環境センサと称し、環境センサが求めた温度、湿度、及び圧力を環境値と称する。 The temperature sensor 51 detects the temperature and outputs it to the self-propelled controller 31. The humidity sensor 52 detects humidity and outputs it to the self-propelled control unit 31. The pressure sensor 53 detects pressure and outputs it to the self-propelled control unit 31. In the following description, the temperature sensor 51, the humidity sensor 52, and the pressure sensor 53 will be referred to as environment sensors, and the temperature, humidity, and pressure obtained by the environment sensors will be referred to as environment values.

自走制御部３１は、同期状態である場合は、環境センサが検出した環境値と、ＯＣＸＯ２３が出力した基準信号の周波数と、の対応関係を求め、この対応関係に基づいてＯＣＸＯ２３の環境変化特性を求める。 When the self-running control unit 31 is in the synchronized state, the self-running control unit 31 obtains a correspondence relationship between the environment value detected by the environment sensor and the frequency of the reference signal output by the OCXO 23, and based on this correspondence relationship, the environmental change characteristics of the OCXO 23. Ask for.

第２スイッチ３２は、第１スイッチ１５と同様、判断部１８によって制御されている。判断部１８は、測位信号の判断結果に基づいて、第２スイッチ３２を切り替える制御を行う。 The second switch 32 is controlled by the determination unit 18, like the first switch 15. The determination unit 18 controls the switching of the second switch 32 based on the determination result of the positioning signal.

次に、図４のフローチャートを参照して、測位信号が有効な状況から有効でない状況に切り替わった場合の処理について説明する。 Next, with reference to the flowchart of FIG. 4, a process when the positioning signal is switched from the valid state to the invalid state will be described.

判断部１８は測位信号が有効か否かを判断している（Ｓ２０１）。判断部１８は、測位信号が有効と判断している状況では、第１実施形態と同様に、ベースバンド処理部１４からのベースバンド信号が測位演算部１６へ出力されるように第１スイッチ１５を制御する（Ｓ２０２）。また、判断部１８は、測位信号が有効と判断している状況では、ループフィルタ２２が出力する制御電圧がＯＣＸＯ２３に出力されるように第２スイッチ３２を制御する（Ｓ２０３）。これにより、測位信号に基づいて補正された高精度な第１信号に基づいて基準信号を補正することができる。 The determination unit 18 determines whether the positioning signal is valid (S201). When the determination unit 18 determines that the positioning signal is valid, the first switch 15 outputs the baseband signal from the baseband processing unit 14 to the positioning calculation unit 16 as in the first embodiment. Is controlled (S202). Further, the determination unit 18 controls the second switch 32 so that the control voltage output by the loop filter 22 is output to the OCXO 23 when the positioning signal is determined to be valid (S203). Thereby, the reference signal can be corrected based on the highly accurate first signal corrected based on the positioning signal.

その後、落雷又は電波障害等により測位衛星数が閾値Ａ以下となるか、測位信号の信号レベルが所定の閾値Ｂ以下になったとする。閾値Ａ及び閾値Ｂとしては、例えば上述した値を設定できる。この場合、判断部１８は、測位信号が有効でないと判断し、第１実施形態と同様に、信号誤差出力部１９からの第２信号誤差が測位演算部１６へ出力されるように第１スイッチ１５を制御する（Ｓ２０４）。また、判断部１８は、測位信号が有効でないと判断している状況では、自走制御部３１が出力する制御電圧がＯＣＸＯ２３に出力されるように第２スイッチ３２を制御する（Ｓ２０５）。 After that, it is assumed that the number of positioning satellites becomes equal to or lower than the threshold value A or the signal level of the positioning signal becomes equal to or lower than a predetermined threshold value B due to a lightning strike or radio interference. As the threshold A and the threshold B, for example, the above-mentioned values can be set. In this case, the determination unit 18 determines that the positioning signal is not valid, and the first switch so that the second signal error from the signal error output unit 19 is output to the positioning calculation unit 16 as in the first embodiment. 15 is controlled (S204). In addition, when the determination unit 18 determines that the positioning signal is not valid, the determination unit 18 controls the second switch 32 so that the control voltage output by the self-propelled control unit 31 is output to the OCXO 23 (S205).

自走制御部３１は、環境センサが検出した現在の環境値と、予め求めた環境変化特性と、を考慮してＯＣＸＯ２３を制御する。なお、自走制御部３１には位相比較部２１が出力した位相差に基づいて制御電圧（自走制御信号）を生成するが、ループフィルタ２２の出力に基づいて制御電圧を生成しても良い。自走制御部３１が環境変化特性を考慮してＯＣＸＯ２３を制御するｋとで、測位信号が有効でないと判断している状況において、ＯＣＸＯ２３の信号安定度を更に向上させることができる。これにより、信号誤差出力部１９は、より正確な第２信号誤差を算出して測位演算部１６へ出力することができる。従って、信号レベルが弱い測位信号しか取得できていない状況において、より確実に測位演算を行うことができる。 The self-propelled control unit 31 controls the OCXO 23 in consideration of the current environmental value detected by the environmental sensor and the environmental change characteristic obtained in advance. The free-running control unit 31 generates the control voltage (free-running control signal) based on the phase difference output from the phase comparison unit 21, but may generate the control voltage based on the output from the loop filter 22. . The signal stability of the OCXO 23 can be further improved in a situation where the self-propelled control unit 31 controls the OCXO 23 in consideration of the environmental change characteristics and k that the positioning signal is not valid. As a result, the signal error output unit 19 can calculate a more accurate second signal error and output it to the positioning calculation unit 16. Therefore, the positioning calculation can be performed more reliably in the situation where only the positioning signal having a weak signal level can be acquired.

第１実施形態及び第２実施形態では、同期制御に復帰する場合について説明したが、同期制御を開始する場合（例えば基準信号発生装置１の起動直後又は再起動直後）であっても同様に第２信号誤差を活用できる。即ち、測位信号の信号強度が、Ｃ／Ａコードと航法メッセージの復調はできないが、受信した信号を積算してピークを探索する方法により測位を行うことが可能な強度である状況において、基準信号発生装置１を起動した場合を考える。この場合、測位演算部１６が把握しているＴＣＸＯ１１の信号誤差が大きいときは、現在時間がミリ秒単位でズレる可能性がある。しかし、初めにＴＣＸＯ１１とＯＣＸＯ２３の信号誤差である第２信号誤差を検出し、次に、当該第２信号誤差に基づいて、第１信号誤差を検出することで、ミリ秒単位のズレが発生しなくなるため、信号強度が弱い場合であっても同期制御を開始することができる。なお、第２信号誤差の検出は、ＯＣＸＯ２３内の恒温槽が温まった後に行う必要がある。 In the first embodiment and the second embodiment, the case of returning to the synchronous control has been described. Two-signal error can be utilized. That is, in the situation where the signal strength of the positioning signal is such that the C / A code and the navigation message cannot be demodulated, but the positioning can be performed by the method of integrating the received signals and searching for the peak, the reference signal Consider the case where the generator 1 is activated. In this case, when the signal error of the TCXO 11 recognized by the positioning calculation unit 16 is large, there is a possibility that the current time may deviate by a millisecond unit. However, by detecting the second signal error that is the signal error between the TCXO 11 and the OCXO 23 first, and then detecting the first signal error based on the second signal error, a deviation in milliseconds occurs. Therefore, even if the signal strength is weak, the synchronization control can be started. The detection of the second signal error needs to be performed after the constant temperature bath in the OCXO 23 has warmed.

以上に説明したように、本実施形態の基準信号発生装置１は、ＴＣＸＯ１１と、測位演算部１６と、信号補正部１７と、ＯＣＸＯ２３と、位相比較部２１と、基準信号出力部（基準周波数信号出力部４２及び基準タイミング信号出力部４３）と、信号誤差出力部１９と、による基準信号発生方法を実現する。ＴＣＸＯ１１は、第１信号を発振する。測位演算部１６は、ＧＮＳＳ衛星からの測位信号に基づいて演算を行うことで、当該測位信号に対する第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第１信号誤差を検出する（測位演算工程）。信号補正部１７は、測位演算部１６から入力された第１信号誤差に基づいて、第１信号を補正する（信号補正工程）。ＯＣＸＯ２３は、ＴＣＸＯ１１より信号安定度が高く、基準信号を発振する。位相比較部２１は、信号補正部１７により補正された第１信号と、基準信号と、を比較する（比較工程）。基準信号出力部は、位相比較部２１の比較結果に基づいてＯＣＸＯ２３が発振した基準信号を外部へ出力する（基準信号出力工程）。信号誤差出力部１９は、基準信号に対する第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第２信号誤差を測位演算部１６へ出力する（信号誤差出力工程）。 As described above, the reference signal generation device 1 according to the present embodiment includes the TCXO 11, the positioning calculation unit 16, the signal correction unit 17, the OCXO 23, the phase comparison unit 21, and the reference signal output unit (reference frequency signal). The reference signal generation method by the output unit 42 and the reference timing signal output unit 43) and the signal error output unit 19 is realized. The TCXO 11 oscillates the first signal. The positioning calculation unit 16 performs a calculation based on the positioning signal from the GNSS satellite to detect a first signal error that is at least one of frequency fluctuation and timing error of the first signal with respect to the positioning signal (positioning calculation). Process). The signal correction unit 17 corrects the first signal based on the first signal error input from the positioning calculation unit 16 (signal correction step). The OCXO 23 has higher signal stability than the TCXO 11 and oscillates a reference signal. The phase comparison unit 21 compares the first signal corrected by the signal correction unit 17 with the reference signal (comparison step). The reference signal output unit outputs the reference signal oscillated by the OCXO 23 to the outside based on the comparison result of the phase comparison unit 21 (reference signal output step). The signal error output unit 19 outputs the second signal error, which is at least one of the frequency variation and the timing error of the first signal with respect to the reference signal, to the positioning calculation unit 16 (signal error output step).

これにより、測位演算部１６には、基準信号に対する第１信号の信号誤差（第２信号誤差）が入力される。基準信号発振部は第１信号発振部よりも信号安定度が高いので、測位信号が適切に利用できない場合では第１信号よりも基準信号の方が精度が高い。そのため、測位演算部１６は、第１信号の誤差をある程度正確に把握することができる。従って、同期制御の開始又は復帰が容易となる。 As a result, the positioning calculation unit 16 receives the signal error (second signal error) of the first signal with respect to the reference signal. Since the reference signal oscillator has a higher signal stability than the first signal oscillator, the accuracy of the reference signal is higher than that of the first signal when the positioning signal cannot be used properly. Therefore, the positioning calculator 16 can grasp the error of the first signal to some extent accurately. Therefore, it becomes easy to start or return the synchronous control.

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the above configuration can be modified as follows, for example.

上記実施形態では、第１信号発振部の例としてＴＣＸＯ１１を用い、基準信号発振部の例としてＯＣＸＯ２３を用いたが、基準信号発振部の信号安定度が第１信号発振部より高ければ、上記実施形態と異なる組合せであっても良い。例えば、基準信号発振部として、ＯＣＸＯよりも更に信号安定度が高いルビジウム発振器又はセシウム発振器を用いても良い。この場合、第１信号発振部としてＯＣＸＯを用いることもできる。また、ＴＣＸＯに代えて、更に信号安定度が低いＶＣＯを用いても良い。なお、信号安定度が異なるのであれば、第１信号発振部と基準信号発振部の両方にＴＣＸＯ（又はＯＣＸＯ）を用いても良い。 In the above embodiment, the TCXO 11 is used as an example of the first signal oscillator and the OCXO 23 is used as an example of the reference signal oscillator. However, if the signal stability of the reference signal oscillator is higher than that of the first signal oscillator, It may be a combination different from the form. For example, as the reference signal oscillator, a rubidium oscillator or a cesium oscillator whose signal stability is higher than that of the OCXO may be used. In this case, the OCXO may be used as the first signal oscillator. Further, instead of TCXO, a VCO having lower signal stability may be used. If the signal stability is different, TCXO (or OCXO) may be used for both the first signal oscillator and the reference signal oscillator.

上記実施形態では、２つの信号の位相を比較する位相比較部２１を用いたが、位相比較部２１の代わりに、２つの信号の周波数を比較する周波数比較部を設けても良い。 In the above embodiment, the phase comparison unit 21 that compares the phases of two signals is used, but instead of the phase comparison unit 21, a frequency comparison unit that compares the frequencies of two signals may be provided.

上記実施形態では、基準信号発生装置１は基準周波数信号出力部４２と基準タイミング信号出力部４３とを備えるが、何れか一方のみを備える構成であっても良い。 In the above-described embodiment, the reference signal generator 1 includes the reference frequency signal output unit 42 and the reference timing signal output unit 43, but may have a configuration including only one of them.

上記実施形態では、ベースバンド処理部１４が出力するベースバンド信号と、信号誤差出力部１９が出力する第２信号誤差と、のうち一方のみが測位演算部１６へ出力されるが、一時的に又は常に、両方の信号が測位演算部１６へ出力されても良い。この場合、測位演算部１６は、２つの信号を必要に応じて選択して使い分ける。 In the above embodiment, only one of the baseband signal output by the baseband processing unit 14 and the second signal error output by the signal error output unit 19 is output to the positioning calculation unit 16, but temporarily. Alternatively, both signals may be always output to the positioning calculation unit 16. In this case, the positioning calculation unit 16 selects and uses the two signals as needed.

基準信号発生装置１が備える各部は、ハードウェアとして構成することに代えて、ソフトウェアにより構成することもできる。 Each unit included in the reference signal generation device 1 may be configured by software instead of being configured as hardware.

１基準信号発生装置
１０ＧＮＳＳ受信ブロック
１１ＴＣＸＯ（第１信号発振部）
１５第１スイッチ
１６測位演算部
１７信号補正部
１８判断部
１９信号誤差出力部
２０基準信号発生ブロック
２３ＯＣＸＯ（基準信号発振部）
３１自走制御部
４１入力部
４２基準周波数信号出力部（基準信号出力部）
４３基準タイミング信号出力部（基準信号出力部） 1 Reference Signal Generator 10 GNSS Reception Block 11 TCXO (First Signal Oscillator)
15 First Switch 16 Positioning Calculation Section 17 Signal Correction Section 18 Judgment Section 19 Signal Error Output Section 20 Reference Signal Generation Block 23 OCXO (Reference Signal Oscillation Section)
31 self-propelled control unit 41 input unit 42 reference frequency signal output unit (reference signal output unit)
43 Reference Timing Signal Output Section (Reference Signal Output Section)

Claims

第１信号を発振する第１信号発振部と、
前記第１信号発振部より信号安定度が高く、基準信号を発振する基準信号発振部と、
ＧＮＳＳ衛星からの測位信号が有効か否かを判断する判断部と、
前記基準信号に対する前記第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第２信号誤差を出力する信号誤差出力部と、
前記測位信号が有効であると前記判断部が判断している場合は、前記測位信号に基づいて演算を行うことで、当該測位信号に対する前記第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第１信号誤差を検出し、前記測位信号が有効であると前記判断部が判断している状況から、前記測位信号が有効でないと前記判断部が判断する状況に切り替わった場合は、前記信号誤差出力部が出力した前記第２信号誤差を用いて、前記第１信号誤差を検出する測位演算部と、
前記測位演算部から入力された前記第１信号誤差に基づいて、前記第１信号を補正する信号補正部と、
前記信号補正部により補正された前記第１信号と、前記基準信号と、を比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づいて前記基準信号発振部が発振した前記基準信号を外部へ出力する基準信号出力部と、
を備えることを特徴とする基準信号発生装置。 A first signal oscillator for oscillating the first signal;
A reference signal oscillator having higher signal stability than the first signal oscillator and oscillating a reference signal;
A determination unit that determines whether the positioning signal from the GNSS satellite is valid,
A signal error output unit that outputs a second signal error that is at least one of frequency variation and timing error of the first signal with respect to the reference signal;
When the determination unit determines that the positioning signal is valid, by performing an operation based on the positioning signal, at least one of the frequency variation and the timing error of the first signal with respect to the positioning signal. When a certain first signal error is detected and the situation where the determination unit determines that the positioning signal is valid is switched to the situation where the determination unit determines that the positioning signal is not valid, the signal is A positioning calculation unit that detects the first signal error using the second signal error output by the error output unit ;
A signal correction unit that corrects the first signal based on the first signal error input from the positioning calculation unit;
A comparison unit that compares the first signal corrected by the signal correction unit with the reference signal;
A reference signal output unit that outputs the reference signal oscillated by the reference signal oscillator based on the comparison result of the comparison unit to the outside,
A reference signal generator comprising:

請求項１に記載の基準信号発生装置であって、
装置起動後に、初めに前記第２信号誤差が検出され、次に、当該第２信号誤差を用いて前記測位演算部が前記第１信号誤差を検出することを特徴とする基準信号発生装置。 The reference signal generator according to claim 1, wherein
The reference signal generation device, wherein the second signal error is first detected after the device is activated, and then the positioning calculation unit detects the first signal error using the second signal error.

請求項１又は２に記載の基準信号発生装置であって、
前記基準信号発振部が使用される環境を示す環境値を取得する取得部と、
前記測位信号が有効でないと前記判断部が判断する状況に切り替わった場合に、前記比較部による前記第１信号と前記基準信号との比較結果に代えて、前記取得部が取得した前記環境値に基づいて前記基準信号発振部を制御する自走制御部と、
を備えることを特徴とする基準信号発生装置。 The reference signal generator according to claim 1 or 2 , wherein
An acquisition unit that acquires an environment value indicating the environment in which the reference signal oscillator is used,
When switching to a situation in which the determination unit determines that the positioning signal is not valid, instead of the comparison result of the first signal and the reference signal by the comparison unit, to the environmental value acquired by the acquisition unit A free-running control unit that controls the reference signal oscillation unit based on
A reference signal generator comprising:

請求項１から３までの何れか一項に記載の基準信号発生装置であって、
前記第１信号発振部が温度補償型水晶発振器であり、前記基準信号発振部が恒温槽型水晶発振器であることを特徴とする基準信号発生装置。 The reference signal generator according to any one of claims 1 to 3 ,
A reference signal generator, wherein the first signal oscillator is a temperature-compensated crystal oscillator, and the reference signal oscillator is an oven-controlled crystal oscillator.

第１信号発振部により第１信号を発振し、当該第１信号発振部より信号安定度が高い基準信号発振部により基準信号を発振する基準信号発生方法において、
ＧＮＳＳ衛星からの測位信号が有効か否かを判断する判断工程と、
前記基準信号に対する前記第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第２信号誤差を出力する信号誤差出力工程と、
前記測位信号が有効であると前記判断工程で判断している場合は、前記測位信号に基づいて演算を行うことで、当該測位信号に対する前記第１信号の周波数変動及びタイミング誤差のうち少なくとも一方である第１信号誤差を検出し、前記測位信号が有効であると前記判断工程で判断している状況から、前記測位信号が有効でないと前記判断工程で判断する状況に切り替わった場合は、前記信号誤差出力工程で出力した前記第２信号誤差を用いて、前記第１信号誤差を検出する測位演算工程と、
前記測位演算工程で出力された前記第１信号誤差に基づいて、前記第１信号を補正する信号補正工程と、
前記信号補正工程で補正された前記第１信号と、前記基準信号と、を比較する比較工程と、
前記比較工程での比較結果に基づいて前記基準信号発振部が発振した前記基準信号を外部へ出力する基準信号出力工程と、
を含むことを特徴とする基準信号発生方法。 A reference signal generating method in which a first signal oscillating unit oscillates a first signal, and a reference signal oscillating unit having a higher signal stability than the first signal oscillating unit oscillates a reference signal,
A determination step of determining whether or not the positioning signal from the GNSS satellite is valid;
A signal error output step of outputting a second signal error that is at least one of a frequency variation and a timing error of the first signal with respect to the reference signal,
When it is determined in the determination step that the positioning signal is valid, by performing an operation based on the positioning signal, at least one of a frequency variation and a timing error of the first signal with respect to the positioning signal. When a certain first signal error is detected and the situation in which the positioning signal is determined to be valid in the determination step is switched to the situation in which the positioning signal is determined to be invalid, the signal A positioning calculation step of detecting the first signal error using the second signal error output in the error output step ;
A signal correction step of correcting the first signal based on the first signal error output in the positioning calculation step,
A comparison step of comparing the first signal corrected in the signal correction step with the reference signal;
A reference signal output step of outputting the reference signal oscillated by the reference signal oscillator based on the comparison result in the comparison step to the outside,
A method of generating a reference signal, comprising: