JP6860971B2 - Signal processing device and receiving device and code tracking method - Google Patents
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Description
本発明は、信号処理装置および受信装置ならびにコード追従方法に関する。 The present invention relates to a signal processing device and a receiving device and a code tracking method.
本技術分野の背景として、特開2013−246017号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、「衛星信号を利用した測位システムとしては、GPS(Global Positioning System)が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された受信装置に利用されている。GPSでは、複数のGPS衛星の位置や各GPS衛星から受信装置までの擬似距離等の情報に基づいて受信装置の位置座標と時計誤差とを求める位置計算を行う。」と記載されている。
As a background of this technical field, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-246017 (Patent Document 1). In
GPS衛星から送信される衛星信号は、拡散符号の一種であるC/A(Coarse and Acquisition)コードを用いたCDMA(Code Division Multiple Access)方式でスペクトラム拡散されている。また、GPS衛星の位置を計算するために必要な軌跡情報などを含む航法メッセージは、C/Aコードを20PNフレーム単位でBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調することで搬送されている。C/Aコードは、コード長1023チップを1PNフレームとする擬似ランダム雑音符号である。そして、航法メッセージは、C/Aコードと同形式のレプリカ信号を発生させ、レプリカ信号の位相を変化させながら、C/Aコードとの相関値を測定することで得られる。 The satellite signal transmitted from the GPS satellite is spread spectrum by a CDMA (Code Division Multiple Access) method using a C / A (Coarse and Acquisition) code which is a kind of spreading code. In addition, the navigation message including the trajectory information necessary for calculating the position of the GPS satellite is conveyed by BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation of the C / A code in units of 20 PN frames. The C / A code is a pseudo-random noise code having a code length of 1023 chips as a 1PN frame. Then, the navigation message is obtained by generating a replica signal of the same format as the C / A code and measuring the correlation value with the C / A code while changing the phase of the replica signal.
受信装置が各GPS衛星から送信される衛星信号を復調し、GPS衛星が衛星信号を発射した時刻を算出するには、C/Aコードを正確に追尾する必要がある。非特許文献1には、C/Aコードを追尾する方式として一般的であるDLL(Delay Lock Loop)方式が記載されている。
In order for the receiving device to demodulate the satellite signals transmitted from each GPS satellite and calculate the time when the GPS satellites launched the satellite signals, it is necessary to accurately track the C / A code. Non-Patent
特許文献1と、非特許文献1とに記載されている技術では、マルチパスの影響による追尾誤差を軽減させることは考慮されていない。そのため、マルチパスの影響によりレプリカ信号のC/Aコードへの追従性が低下する可能性があった。
In the techniques described in
本発明の目的は、レプリカ信号のC/Aコードへの追従性を向上可能にする技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the followability of a replica signal to a C / A code.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。 A brief description of typical inventions disclosed in the present application is as follows.
本発明の一実施の形態の信号処理装置は、レプリカ信号を衛星信号のC/Aコードに追従させるための信号処理装置であって、前記衛星信号をデジタル信号として保持する信号保持部を有する。また、前記レプリカ信号のずれ量を所定値ずつ変化させ、前記信号保持部により保持される前記衛星信号の前記C/Aコードと前記レプリカ信号との相関値が変化するサンプル点を抽出するサンプル点抽出部を有する。また、前記サンプル点抽出部により抽出された前記サンプル点を、抽出された順番に並べ替えた再配置データを生成する再配置データ生成部を有する。また、前記再配置データ生成部により生成された前記再配置データに基づき、前記サンプル点が抽出された前記ずれ量ごとの前記相関値を算出する相関値算出部を有する。また、前記相関値が最大になる前記ずれ量を前記衛星信号のコードタイミングとして決定するコードタイミング決定部を有する。 The signal processing device according to the embodiment of the present invention is a signal processing device for making a replica signal follow the C / A code of a satellite signal, and has a signal holding unit that holds the satellite signal as a digital signal. Further, a sample point for extracting a sample point in which the deviation amount of the replica signal is changed by a predetermined value and the correlation value between the C / A code of the satellite signal held by the signal holding unit and the replica signal changes. It has an extraction unit. In addition, it has a rearrangement data generation unit that generates rearrangement data in which the sample points extracted by the sample point extraction unit are rearranged in the order of extraction. Further, it has a correlation value calculation unit that calculates the correlation value for each deviation amount from which the sample points are extracted based on the rearrangement data generated by the rearrangement data generation unit. It also has a code timing determination unit that determines the amount of deviation at which the correlation value is maximized as the code timing of the satellite signal.
また、本発明の一実施の形態の受信装置は、レプリカ信号を衛星信号のC/Aコードに追従させるための信号処理装置を有する受信装置であって、前記衛星信号をデジタル信号として保持する信号保持部を有する。また、前記レプリカ信号のずれ量を所定値ずつ変化させ、前記信号保持部により保持される前記衛星信号の前記C/Aコードと前記レプリカ信号との相関値が変化するサンプル点を抽出するサンプル点抽出部を有する。また、前記サンプル点抽出部により抽出された前記サンプル点を、抽出された順番に並べ替えた再配置データを生成する再配置データ生成部を有する。また、前記再配置データ生成部により生成された前記再配置データに基づき、前記サンプル点が抽出された前記ずれ量ごとの前記相関値を算出する相関値算出部を有する。また、前記相関値が最大になる前記ずれ量を前記衛星信号のコードタイミングとして決定するコードタイミング決定部とを有する。 Further, the receiving device according to the embodiment of the present invention is a receiving device having a signal processing device for making the replica signal follow the C / A code of the satellite signal, and is a signal that holds the satellite signal as a digital signal. It has a holding part. Further, a sample point for extracting a sample point in which the deviation amount of the replica signal is changed by a predetermined value and the correlation value between the C / A code of the satellite signal held by the signal holding unit and the replica signal changes. It has an extraction unit. In addition, it has a rearrangement data generation unit that generates rearrangement data in which the sample points extracted by the sample point extraction unit are rearranged in the order of extraction. Further, it has a correlation value calculation unit that calculates the correlation value for each deviation amount from which the sample points are extracted based on the rearrangement data generated by the rearrangement data generation unit. It also has a code timing determination unit that determines the amount of deviation at which the correlation value is maximized as the code timing of the satellite signal.
また、本発明の一実施の形態のコード追従方法は、レプリカ信号を衛星信号のC/Aコードに追従させるための信号処理装置におけるコード追従方法であって、前記信号処理装置の信号保持部が、前記衛星信号をデジタル信号として保持する信号保持ステップを有する。また、前記信号処理装置のサンプル点抽出部が、前記レプリカ信号のずれ量を所定値ずつ変化させ、前記信号保持部により保持される前記衛星信号の前記C/Aコードと前記レプリカ信号との相関値が変化するサンプル点を抽出するサンプル点抽出ステップを有する。また、前記信号処理装置の再配置データ生成部が、前記サンプル点抽出ステップにて抽出された前記サンプル点を、抽出された順番に並べ替えた再配置データを生成する再配置データ生成ステップを有する。また、前記信号処理装置の相関値算出部が、前記再配置データ生成ステップにて生成された前記再配置データに基づき、前記サンプル点が抽出された前記ずれ量ごとの前記相関値を算出する相関値算出ステップを有する。また、前記信号処理装置のコードタイミング決定部が、前記相関値が最大になる前記ずれ量を前記衛星信号のコードタイミングとして決定するコードタイミング決定ステップを有する。 Further, the code tracking method according to the embodiment of the present invention is a code tracking method in a signal processing device for making a replica signal follow the C / A code of a satellite signal, and the signal holding unit of the signal processing device , Has a signal holding step of holding the satellite signal as a digital signal. Further, the sample point extraction unit of the signal processing device changes the deviation amount of the replica signal by a predetermined value, and the correlation between the C / A code of the satellite signal held by the signal holding unit and the replica signal. It has a sample point extraction step that extracts sample points whose values change. Further, the relocation data generation unit of the signal processing device has a relocation data generation step of generating relocation data in which the sample points extracted in the sample point extraction step are rearranged in the extracted order. .. Further, the correlation value calculation unit of the signal processing device calculates the correlation value for each deviation amount from which the sample points are extracted based on the rearrangement data generated in the rearrangement data generation step. It has a value calculation step. Further, the code timing determination unit of the signal processing device has a code timing determination step of determining the deviation amount at which the correlation value is maximized as the code timing of the satellite signal.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, the effects obtained by representative ones will be briefly described as follows.
本発明の代表的な実施の形態によれば、レプリカ信号のC/Aコードへの追従性が向上する。 According to a typical embodiment of the present invention, the followability of the replica signal to the C / A code is improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in all the drawings for explaining the embodiment, in principle, the same reference numerals are given to the same parts, and the repeated description thereof will be omitted.
まず、図1〜図6を用いて、従来のDLL方式について説明する。まず、GPS衛星から受信したGPS信号を正規化、ダウンコンバートした衛星信号r(t)は、下記の(数1)を満足する。(数1)に示されるように、衛星信号r(t)は、誤差εを含む。 First, the conventional DLL method will be described with reference to FIGS. 1 to 6. First, the satellite signal r (t) obtained by normalizing and down-converting the GPS signal received from the GPS satellite satisfies the following (Equation 1). As shown in (Equation 1), the satellite signal r (t) includes an error ε.
図1は、相関値(C/Aコードとレプリカ信号との相関値)と、位相差との関係を示す図である。相関値c(u)は、下記の(数2)を満足する。なお、(数2)のx(t)は、周期Nのコードを表し、時間が1ずれると相関が0になる関数である。また、x(t−u)は、ずれ量uずらした場合のC/Aコードを表す関数である。 FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the correlation value (correlation value between the C / A code and the replica signal) and the phase difference. The correlation value c (u) satisfies the following (Equation 2). Note that x (t) in (Equation 2) represents a code of period N, and is a function whose correlation becomes 0 when the time deviates by 1. Further, x (t-u) is a function representing a C / A code when the deviation amount u is shifted.
そして、図2に示されるように、一般的なDLL方式の相関器は、衛星信号に対して1/2チップ進んだコード(レプリカ信号)と、1/2チップ遅れたコード(レプリカ信号)とを発生させ、これら2つのコードに対する衛星信号の相関値が等しくなるようにコードのタイミングを制御する。また、このような相関器を0.5チップコリレータと呼ぶ。 Then, as shown in FIG. 2, a general DLL type correlator has a code (replica signal) that is 1/2 chip ahead of the satellite signal and a code (replica signal) that is 1/2 chip behind the satellite signal. Is generated, and the timing of the codes is controlled so that the correlation values of the satellite signals for these two codes are equal. Further, such a correlator is called a 0.5 chip correlator.
相関値を算出するための数式である(数3)のZ(u)は相関値を示し、uはずれ量を示し、tは時間を示し、εは他のGPS衛星からの衛星信号やその他の雑音に起因する誤差成分の総和を示す。また、(数3)は、相関値Z(u)が最大となるコードタイミングτを算出するために用いられる。また、予想が正しければ求めるべきコードタイミングの値であるτの絶対値は、0に近づく。 Z (u) in (Equation 3), which is a mathematical formula for calculating the correlation value, indicates the correlation value, u indicates the amount of deviation, t indicates the time, and ε indicates satellite signals from other GPS satellites and other satellite signals. The sum of the error components caused by noise is shown. Further, (Equation 3) is used to calculate the code timing τ at which the correlation value Z (u) is maximized. Also, the absolute value of τ, which is the code timing value to be obtained if the prediction is correct, approaches 0.
すなわち、0.5チップコリレータでは、(数3)により、Z(0.5)であるZLと、Z(−0.5)であるZEとが算出される。また、図3に示されるように、ZE、ZLは、Z(u)上の点として理解できる。 That is, in the 0.5 chip correlator, the equation (3), and Z L is Z (0.5), and a Z E is Z (-0.5) is calculated. Further, as shown in FIG. 3, Z E, Z L can be understood as a point on Z (u).
次に、コードタイミングτの値が0の場合と、コードタイミングτの値が0.2の場合のZE、ZLの位置を図3と図4とを用いて説明する。図3に示されるように、コードタイミングτの値が0の場合には、ZEとZLとの差であるZdが小さくなる。一方、コードタイミングτの値が0から0.2へと大きくなると、図4に示されるように、ZEとZLとの差であるZdが大きくなる。なお、ZEとZLとの差は、(数4)を満足する。 Next, the positions of ZE and Z L when the value of the code timing τ is 0 and when the value of the code timing τ is 0.2 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. As shown in FIG. 3, when the value of the code timing τ is 0, Z d, which is the difference between ZE and Z L , becomes small. On the other hand, when the value of the code timing τ increases from 0 to 0.2, Z d, which is the difference between ZE and Z L , increases as shown in FIG. Incidentally, the difference between the Z E and Z L satisfies the equation (4).
次に、ZEとZLとの差であるZdとコードタイミングτとの関係を、図5を用いて説明する。図5に示されるように、τの値が、−0.5を超え、0.5未満であると仮定した場合、Zdの絶対値が最小になるτを算出できる。 Next, the relationship between Z d , which is the difference between Z E and Z L, and the code timing τ will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, if it is assumed that the value of τ exceeds −0.5 and is less than 0.5, τ that minimizes the absolute value of Z d can be calculated.
ここで、従来のDLL方式では、マルチパスによって追尾誤差が発生するという問題があった。ここで、Gmがマルチパスの相対的なゲインを示し、τmがマルチパスの相対的な遅れ量を示す(数5)を、衛星信号は、満足する。マルチパスの相対的なゲインであるGmは、−1(Gmが負である場合は、マルチパスが逆位相になっていることを示す)を超え、1未満であり、メインパスよりも絶対値が小さい。また、マルチパスの相対的な遅れ量であるτmは0を超え、メインパスよりも遅れて到着する。また、この条件で上述した相関値であるZ(u)は、以下の(数6)を満足する。 Here, in the conventional DLL method, there is a problem that a tracking error occurs due to multipath. Here , the satellite signal satisfies that G m indicates the relative gain of the multipath and τ m indicates the relative delay amount of the multipath (Equation 5). The relative gain of the multipath, G m, is greater than -1 (a negative G m indicates that the multipath is out of phase) and less than 1, which is greater than the main path. The absolute value is small. In addition, τ m, which is the relative delay amount of the multipath, exceeds 0 and arrives later than the main path. Further, Z (u), which is the above-mentioned correlation value under this condition, satisfies the following (Equation 6).
次に、相関値であるZ(u)と、ZE、ZLとの相関関係を、図6を用いて説明する。図6に示されるように、ZE、ZLは、マルチパスの影響をうけて別の値になり、求めるべきコードタイミングτの推定値に誤差が生じることになる。また、マルチパスによる追尾誤差を軽減するために、コードタイミング差を0.5よりも狭くする方式(ナローコリレータ)が知られているが、弱い衛星信号を追尾することが困難になるという問題がある。 Next, the correlation between the correlation value Z (u) and ZE and Z L will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, Z E, Z L becomes a different value under the influence of multipath, so that the error occurs in the estimated value of the code timing τ to be obtained. Further, in order to reduce the tracking error due to multipath, a method (narrow correlator) in which the code timing difference is narrowed to less than 0.5 is known, but there is a problem that it becomes difficult to track a weak satellite signal. is there.
以下、本発明の一実施の形態について図7〜図10を用いて詳細に説明する。本発明の一実施の形態では、ずれ量uを、所定範囲(例えば、−0.5(ずれ量の下限値)<u<0.5(ずれ量の上限値))内で変化させ、ずれ量uごとに、相関値Z(u)を算出する。そして、算出した各相関値Z(u)の最大値に基づき、τを算出する。すなわち、全ての相関値Z(u)を算出し、その最大値から、数式(τ=max arguZ(u))として、τを算出する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 10. In one embodiment of the present invention, the deviation amount u is changed within a predetermined range (for example, −0.5 (lower limit value of the deviation amount) <u <0.5 (upper limit value of the deviation amount)), and the deviation is changed. The correlation value Z (u) is calculated for each quantity u. Then, τ is calculated based on the maximum value of each calculated correlation value Z (u). That is, all the correlation values Z (u) are calculated , and τ is calculated from the maximum value as a mathematical formula (τ = max arg u Z (u)).
図7は、本発明の一実施の形態における受信装置10の構成例の概要を示す図である。図1に示されるように、測位衛星から送信される衛星信号に基づいて測位演算を行う受信装置10は、アンテナ101と、RF受信回路部(受信回路部)102と、信号処理装置200と、測位演算処理部300とを有する。
FIG. 7 is a diagram showing an outline of a configuration example of the receiving
アンテナ101は、GNSS(Global Navigation Satellite System)アンテナなどである。
The
信号処理装置200は、レプリカ信号を衛星信号のC/Aコードに追従させる。また、信号処理装置200は、信号保持部201と、サンプル点抽出部202と、再配置データ生成部203と、相関値算出部204と、コードタイミング決定部205とを有する。
The
RF受信回路部102は、GPS衛星から送信される衛星信号を受信する。RF受信回路部102は、受信した衛星信号をデジタル信号へ変換する。そして、RF受信回路部102は、デジタル信号に変換した後の衛星信号を、信号保持部201と、相関値算出部204とに入力する。
The RF
信号保持部201は、GPS衛星から送信される衛星信号をデジタル信号として保持する。
The
サンプル点抽出部202は、レプリカ信号をずれ量が所定値ずつ変化させていくことで、信号保持部201により保持される衛星信号のC/Aコードとレプリカ信号との相関値が変化するサンプル点を抽出する。また、サンプル点抽出部202は、サンプル点を抽出した順番と、抽出したサンプル点の位置を特定するための情報とを再配置データ生成部203に入力する。
The sample
再配置データ生成部203は、サンプル点抽出部202により抽出されたサンプル点を、抽出された順番に並べ替えた再配置データを生成する。
The rearrangement
相関値算出部204は、再配置データ生成部203により生成された再配置データに基づき、ずれ量ごとの相関値を算出する。より詳細には、相関値算出部204は、サンプル点が抽出された順番で、サンプル点におけるC/Aコードとレプリカ信号との相関値を前回算出した相関値に積算し、サンプル点が抽出されたずれ量ごとの相関値を算出する。
The correlation
相関値算出部204は、算出したずれ量ごとの相関値をコードタイミング決定部205に入力する。
The correlation
コードタイミング決定部205は、相関値算出部204から入力されたずれ量ごとの相関値の中から、相関値が最大になるずれ量を衛星信号のコードタイミングとして決定する。コードタイミング決定部205は、決定したコードタイミングを相関値算出部204に入力する。
The code
相関値算出部204は、コードタイミング決定部205から入力されたコードタイミングに基づきレプリカ信号を生成する。そして、相関値算出部204は、生成したレプリカ信号を測位演算処理部300へ入力する。
The correlation
測位演算処理部300は、相関値算出部204から入力されたレプリカ信号に基づき、測位衛星までの距離を算出する。
The positioning
以下、衛星信号r(t)を構成するサンプル点とC/Aコードとの相関値Z(u)をずれ量uごとに算出する方法を詳細に説明する。一般に、衛星信号r(t)は、有限のサンプル点r(t)から構成されており、Z(u)の計算においては、以下の(数7)を満足する。 Hereinafter, a method of calculating the correlation value Z (u) between the sample points constituting the satellite signal r (t) and the C / A code for each deviation amount u will be described in detail. Generally, the satellite signal r (t) is composed of a finite sample point r (t), and satisfies the following (Equation 7) in the calculation of Z (u).
また、以下の(数8)に示されるように、r(u)は、ディラックのデルタ関数を用いてサンプル点以外で0であるような関数と考えることができる。 Further, as shown in (Equation 8) below, r (u) can be considered as a function such that it is 0 other than the sample point by using the Dirac delta function.
サンプル点抽出部202は、以下の(数9)を用いて、あるu0における相関値Z(u0)が得られているとして、Z(u0+Δ)の相関値を求める。ここで、(数9)を構成するx(τ−u0+Δ)−x(τ−u0)の値は、Δの値が小さくなるほど小さくなる。また、r(t)もいたるところが0の関数である。そのため、(数10)に示されるように、Δの値が0に近い場合には、x(τ−u0+Δ)−x(τ−u0)の値も0に近くなる。(数9)によって、Z(u0+Δ)の相関値とZ(u0)の相関値との差分を算出できる。
The sample
サンプル点抽出部202が、0に近い状態からΔの値を、少しずつ大きくしていくと、x(τ−u0+Δ)−x(τ−u0)の値が0でなくなるとともに、r(t)を構成するいずれかのサンプル点の値が0でなくなる。その瞬間においては、x(τ−u0+Δ)−x(τ−u0)の値は、0、−2、2のいずれかになるため以下の(数11)を満足する。なお、(数11)のΔおよびpは、u0によって求める値である。また、Kは、2/Nまたは−2/Nである。
When the sample
サンプル点抽出部202は、Δの値を少し(所定値)ずつ大きくし、値が変化するサンプル点を抽出する処理を繰り返すことによって、値が変化するすべてのサンプル点を抽出する。例えば、サンプル点抽出部202は、ずれ量の下限値から上限値までΔの値を少しずつ大きくし、値が変化するサンプル点を抽出する処理を繰り返すことによって、値が変化するすべてのサンプル点を抽出する。なお、サンプル点抽出部202は、ずれ量の上限値から下限値までΔの値を少し(所定値)ずつ小さくし、値が変化するサンプル点を抽出する処理を繰り返すことによって、値が変化するすべてのサンプル点を抽出しても良い。
The sample
その後、再配置データ生成部203は、サンプル点の順番を、サンプル点抽出部202により抽出された順番に並べ替え(ソートして)、再配置データを生成する。
After that, the rearrangement
相関値算出部204は、サンプル点とC/Aコードとの相関値を、再配置データ生成部203により並べ替えられた順番に積算することで、サンプル点が抽出されたずれ量uごとの相関値Z(u)を算出する。なお、実装においては、実際に必要となるのはZ(u)を最大化する引数のみであるので、Kを1または−1として計算して良い。
The correlation
次に、相関値を算出する方法について、図8と図9とを用いて具体的に説明する。Δの値を少しずつ大きくしていくと、図8に示される例では、まず、サンプル点のr3の値が変化し、次にr7の値が変化し、次にrNの値が変化し、次にr0の値が変化する。 Next, a method of calculating the correlation value will be specifically described with reference to FIGS. 8 and 9. As the value of Δ is gradually increased, in the example shown in FIG. 8, the value of r 3 at the sample point changes, then the value of r 7 changes, and then the value of r N changes. It changes, and then the value of r 0 changes.
そして、本発明の一実施の形態におけるソートコリレータでは、値が変化した順にサンプル点を並べ替える。図8に示される例では、値が最初に変化したr3が先頭に、2番目に値が変化したr7が2番目に、3番目に値が変化したrNが3番目に、4番目に値が変化したr0が4番目に並べ替えられる。 Then, in the sort correlator according to the embodiment of the present invention, the sample points are sorted in the order in which the values change. In the example shown in FIG. 8, r 3 whose value changed first is first, r 7 whose value changed second is second, and r N whose value changed third is third and fourth. r 0 the value is changed to is sorted in the fourth.
また、図9に示されるように、Δの値を少しずつ大きくしてレプリカ信号をずらしていくと、最初にサンプル点r6の値が変化(反転)し、次にr0の値が変化し、次にr7の値が変化し、次にr1の値が変化し、次にr8の値が変化し、次にr2の値が変化する。そして、値が最初に変化したr6が先頭に、2番目に値が変化したr0が2番目に、3番目に値が変化したr7が3番目に、4番目に値が変化したr1が4番目に、5番目に値が変化したr8が5番目に、6番目に値が変化したr2が6番目に並べ替えられる。すなわち、値が変化したサンプル点は、x(τ)の変化するポイントからの距離をキーとして、並べ替えられる。なお、距離が同一になる場合は、サンプル点をすべて加算すればよい。 Further, as shown in FIG. 9, when the value of Δ is gradually increased and the replica signal is shifted, the value of the sample point r 6 changes (inverts) first, and then the value of r 0 changes. Then the value of r 7 changes, then the value of r 1 changes, then the value of r 8 changes, then the value of r 2 changes. Then, r 6 whose value changed first is first, r 0 whose value changed second is second, r 7 whose value changed third is third, and r whose value changed fourth. 1 is sorted 4th, r 8 whose value changed 5th is sorted 5th, and r 2 whose value changed 6th is sorted 6th. That is, the sample points whose values have changed are sorted by using the distance from the changing point of x (τ) as a key. If the distances are the same, all the sample points may be added.
図10は、本発明の一実施の形態におけるソートコリレータを実装することで出力されるコリレータ波形の一例を示す図である。図10の横軸はずれ量uを示し、縦軸は相関値Z(u)を示す。 FIG. 10 is a diagram showing an example of a correlator waveform output by mounting the sort correlator according to the embodiment of the present invention. The horizontal axis of FIG. 10 indicates the amount of deviation u, and the vertical axis indicates the correlation value Z (u).
図10に示されるように、Δの値を大きくする前の相関値は0である。そして、その後、Δの値を少しずつ大きくし、値が変化するサンプル点を抽出する処理を繰り返す。そして、値が変化するサンプル点とC/Aコードとの相関値と、値が変化する前のサンプル点とC/Aコードとの相関値との差分を、前回算出した相関値に加算する。すなわち、値が変化するサンプル点とC/Aコードとの相関値を積算することで、順次、ずれ量uごとのサンプル点とC/Aコードとの相関値Z(u)がプロットされる。そして、算出した各相関値Z(u)の最大値(ピーク)に基づき、求めるべきコードタイミングτが算出される。 As shown in FIG. 10, the correlation value before increasing the value of Δ is 0. Then, after that, the value of Δ is gradually increased, and the process of extracting the sample points whose values change is repeated. Then, the difference between the correlation value between the sample point whose value changes and the C / A code and the correlation value between the sample point before the value changes and the C / A code is added to the previously calculated correlation value. That is, by integrating the correlation values between the sample points whose values change and the C / A code, the correlation value Z (u) between the sample points and the C / A code for each deviation amount u is sequentially plotted. Then, the code timing τ to be obtained is calculated based on the maximum value (peak) of each calculated correlation value Z (u).
<実施の形態の効果>
以上説明した本実施の形態によれば、相関値算出部204が、サンプル点が抽出されたずれ量ごとの相関値を算出することで、相関値を広い範囲で一度に求めることができる。そして、コードタイミングの差を0とした場合に得られる理論的には極限の値をτの推定値によらずに求められる。また、マルチパス誤差を低減できる。さらに、この場合の、マルチパスは同相であっても逆相であってもよく、単一であっても複数であってもよく、遅延量にも依存しない。また、誤差および高周波成分の欠落により、推定誤差やマルチパスによる誤差が出現することを抑制できる。
<Effect of embodiment>
According to the present embodiment described above, the correlation
また、相関値算出部204が、サンプル点が抽出された順番で、サンプル点におけるC/Aコードとレプリカ信号との相関値を前回算出した相関値に積算し、サンプル点が抽出されたずれ量ごとの相関値を算出することで、ずれ量ごとの相関値を算出する計算量を従来よりも減らすことができる。
Further, the correlation
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.
10…受信装置、
101…アンテナ、102…RF受信回路部、
200…信号処理装置、201…信号保持部、202…サンプル点抽出部、203…再配置データ生成部、204…相関値算出部、205…コードタイミング決定部、
300…測位演算処理部。
10 ... Receiver,
101 ... antenna, 102 ... RF receiving circuit section,
200 ... Signal processing device, 201 ... Signal holding unit, 202 ... Sample point extraction unit, 203 ... Relocation data generation unit, 204 ... Correlation value calculation unit, 205 ... Code timing determination unit,
300 ... Positioning calculation processing unit.
Claims (4)
前記衛星信号をデジタル信号として保持する信号保持部と、
前記レプリカ信号のずれ量を所定値ずつ大きくなるように変化させ、前記信号保持部により保持される前記衛星信号の前記C/Aコードとずれ量が変化した前記レプリカ信号ごとに算出された相関値が、変化する位置をサンプル点として抽出し、抽出した順番と、複数のサンプル点において抽出したサンプル点の位置を特定する情報とを出力するサンプル点抽出部と、
前記サンプル点抽出部により抽出された複数の前記サンプル点を、前記順番に従って抽出された順番に並べ替えた再配置データを生成する再配置データ生成部と、
前記再配置データ生成部により生成された前記再配置データが入力され、前記信号保持部により保持された前記衛星信号の前記C/Aコードと、前記再配置データによって特定される前記サンプル点におけるずれ量が変化した前記レプリカ信号ごとの相関値を算出する相関値算出部と、
前記相関値算出部で算出された前記相関値の中から、相関値が最大になるずれ量が変化したレプリカ信号の相関値を前記衛星信号のコードタイミングとして決定するコードタイミング決定部と、
を有する、信号処理装置。 A signal processing device for making a replica signal follow the C / A code of a satellite signal.
A signal holding unit that holds the satellite signal as a digital signal,
Wherein a shift amount of the replica signal is changed to be larger by a predetermined value, the signal holding section the C / A code and the correlation value deviation amount is calculated for each of said replica signal change in the satellite signal held by However, a sample point extraction unit that extracts the changing position as a sample point and outputs the extraction order and information for specifying the position of the sample point extracted at a plurality of sample points.
A rearrangement data generation unit that generates rearrangement data in which a plurality of the sample points extracted by the sample point extraction unit are rearranged in the order of extraction according to the above order.
The relocation data generated by the relocation data generation unit is input, and the deviation between the C / A code of the satellite signal held by the signal holding unit and the sample point specified by the relocation data. A correlation value calculation unit that calculates the correlation value for each replica signal whose amount has changed, and a correlation value calculation unit.
From the correlation values calculated by the correlation value calculation unit, a code timing determination unit that determines the correlation value of the replica signal in which the deviation amount that maximizes the correlation value has changed is determined as the code timing of the satellite signal.
A signal processing device.
前記相関値算出部は、前記サンプル点が抽出された順番で、前記サンプル点における前記C/Aコードと前記レプリカ信号との前記相関値を、前回算出した前記相関値に積算することで、前記サンプル点が抽出された前記レプリカ信号ごとの前記相関値を算出する、信号処理装置。 In the signal processing device according to claim 1,
The correlation value calculation unit integrates the correlation value between the C / A code and the replica signal at the sample points into the previously calculated correlation value in the order in which the sample points are extracted. A signal processing device that calculates the correlation value for each replica signal from which sample points have been extracted.
前記信号処理装置は、
前記衛星信号をデジタル信号として保持する信号保持部と、
前記レプリカ信号のずれ量を所定値ずつ大きくなるように変化させ、前記信号保持部により保持される前記衛星信号の前記C/Aコードとずれ量が変化した前記レプリカ信号ごとに算出された相関値が、変化した位置をサンプル点として抽出し、抽出した順番と、複数のサンプル点において抽出したサンプル点の位置を特定する情報とを出力するサンプル点抽出部と、
前記サンプル点抽出部により抽出された複数の前記サンプル点を、前記順番に従って抽出された順番に並べ替えた再配置データを生成する再配置データ生成部と、
前記再配置データ生成部により生成された前記再配置データが入力され、前記信号保持部により保持された前記衛星信号の前記C/Aコードと、前記再配置データによって特定される前記サンプル点におけるずれ量が変化した前記レプリカ信号ごとの相関値を算出する相関値算出部と、
前記相関値算出部で算出された前記相関値の中から、相関値が最大になるずれ量が変化したレプリカ信号の相関値を前記衛星信号のコードタイミングとして決定するコードタイミング決定部と、
を有する、
受信装置。 A receiving device having a signal processing device for making a replica signal follow the C / A code of a satellite signal.
The signal processing device is
A signal holding unit that holds the satellite signal as a digital signal,
Wherein a shift amount of the replica signal is changed to be larger by a predetermined value, the signal holding section the C / A code and the correlation value deviation amount is calculated for each of said replica signal change in the satellite signal held by However, a sample point extraction unit that extracts the changed position as a sample point and outputs the extraction order and information for specifying the position of the sample point extracted at a plurality of sample points.
A rearrangement data generation unit that generates rearrangement data in which a plurality of the sample points extracted by the sample point extraction unit are rearranged in the order of extraction according to the above order.
The relocation data generated by the relocation data generation unit is input, and the deviation between the C / A code of the satellite signal held by the signal holding unit and the sample point specified by the relocation data. A correlation value calculation unit that calculates the correlation value for each replica signal whose amount has changed, and a correlation value calculation unit.
From the correlation values calculated by the correlation value calculation unit, a code timing determination unit that determines the correlation value of the replica signal in which the deviation amount that maximizes the correlation value has changed is determined as the code timing of the satellite signal.
Have,
Receiver.
前記信号処理装置の信号保持部が、前記衛星信号をデジタル信号として保持する信号保持ステップと、
前記信号処理装置のサンプル点抽出部が、前記レプリカ信号のずれ量を所定値ずつ大きくなるように変化させ、前記信号保持部により保持される前記衛星信号の前記C/Aコードとずれ量が変化した前記レプリカ信号ごとに算出された相関値が、変化した位置をサンプル点として抽出し、抽出した順番と、複数のサンプル点において抽出したサンプル点の位置を特定する情報とを出力するサンプル点抽出ステップと、
前記信号処理装置の再配置データ生成部が、前記サンプル点抽出ステップにおいて出力された順番に従って、抽出された複数の前記サンプル点を、前記サンプル点抽出部により抽出された順番に並べ替えた再配置データを生成する再配置データ生成ステップと、
前記信号処理装置の相関値算出部には、前記再配置データ生成ステップにて生成された前記再配置データが入力され、前記相関値算出部が、前記信号保持部により保持された前記衛星信号の前記C/Aコードと、前記再配置データによって特定される前記サンプル点におけるずれ量が変化した前記レプリカ信号ごとの相関値を算出する相関値算出ステップと、
前記信号処理装置のコードタイミング決定部が、前記相関値算出部で算出された前記相関値の中から相関値が最大になるずれ量が変化した前記レプリカ信号の相関値を前記衛星信号のコードタイミングとして決定するコードタイミング決定ステップと、
を有する、コード追従方法。
A code tracking method in a signal processing device for tracking a replica signal to the C / A code of a satellite signal.
A signal holding step in which the signal holding unit of the signal processing device holds the satellite signal as a digital signal,
Sample point extraction unit of the signal processing apparatus, the C / A code and the shift amount of the satellite signal, wherein the shift amount of the replica signal is changed to be larger by a predetermined value, is held by the signal holding unit is changed Sample point extraction that extracts the changed position of the correlation value calculated for each replica signal as a sample point and outputs the extraction order and the information for specifying the position of the sample point extracted at a plurality of sample points. Steps and
The rearrangement data generation unit of the signal processing device rearranges the plurality of extracted sample points in the order extracted by the sample point extraction unit according to the order output in the sample point extraction step. Relocation data generation steps to generate data and
The relocation data generated in the relocation data generation step is input to the correlation value calculation unit of the signal processing device, and the correlation value calculation unit is the satellite signal held by the signal holding unit. A correlation value calculation step for calculating the correlation value for each of the replica signals in which the deviation amount at the sample point specified by the C / A code and the rearrangement data has changed, and
The code timing determination unit of the signal processing device sets the correlation value of the replica signal in which the deviation amount that maximizes the correlation value from the correlation values calculated by the correlation value calculation unit is changed as the code timing of the satellite signal. With the code timing determination step to determine as
A code tracking method that has.
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