JPH0659013A - Ｇｐｓ受信機の信号捕捉方法 - Google Patents
Ｇｐｓ受信機の信号捕捉方法Info
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- JPH0659013A JPH0659013A JP4208769A JP20876992A JPH0659013A JP H0659013 A JPH0659013 A JP H0659013A JP 4208769 A JP4208769 A JP 4208769A JP 20876992 A JP20876992 A JP 20876992A JP H0659013 A JPH0659013 A JP H0659013A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
- G01S19/29—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system carrier including Doppler, related
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＧＰＳ受信機の信号捕捉方法に関し、現在時
刻を維持するための時計回路を不要とするとともに、メ
モリバックアップ用の電池も不要とすることのできるＧ
ＰＳ受信機の信号捕捉方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 受信機の電源が投入されてＧＰＳ衛星の捕捉
が開始された時に、少なくとも１個の衛星の信号を捕捉
するまでは、配備されている可能性のあるすべてのＧＰ
Ｓ衛星を対象として、整合フィルタを用いて捕捉動作を
行なうようにする。
刻を維持するための時計回路を不要とするとともに、メ
モリバックアップ用の電池も不要とすることのできるＧ
ＰＳ受信機の信号捕捉方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 受信機の電源が投入されてＧＰＳ衛星の捕捉
が開始された時に、少なくとも１個の衛星の信号を捕捉
するまでは、配備されている可能性のあるすべてのＧＰ
Ｓ衛星を対象として、整合フィルタを用いて捕捉動作を
行なうようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧＰＳ受信機の信号捕
捉方法に関する。
捉方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ衛星から送信される信号の中で民
間に開放されているのは、１５７５．４２ＭＨｚの搬送
波（キャリア）を衛星の軌道情報などで構成された航法
メッセージで位相変調し、さらに各衛星に設定された固
有のＣ／Ａコードと呼ばれる符号でスペクトル拡散変調
した信号である。ＧＰＳ受信機では、この信号に含まれ
るＣ／Ａコードに同期したコードを発生させてスペクト
ル逆拡散を行なった後、信号のキャリア成分に同期した
キャリアを再生して航法メッセージを復調する。
間に開放されているのは、１５７５．４２ＭＨｚの搬送
波（キャリア）を衛星の軌道情報などで構成された航法
メッセージで位相変調し、さらに各衛星に設定された固
有のＣ／Ａコードと呼ばれる符号でスペクトル拡散変調
した信号である。ＧＰＳ受信機では、この信号に含まれ
るＣ／Ａコードに同期したコードを発生させてスペクト
ル逆拡散を行なった後、信号のキャリア成分に同期した
キャリアを再生して航法メッセージを復調する。
【０００３】航法メッセージには、エフェメリスと呼ば
れる精度の高い軌道データと、アルマナックと呼ばれる
比較的精度の低い軌道データが含まれている。エフェメ
リスは、測位計算の際に衛星の位置を正確に計算するた
めに使用し、アルマナックは、衛星の捕捉の際に衛星の
概略位置を計算するために用意されている。
れる精度の高い軌道データと、アルマナックと呼ばれる
比較的精度の低い軌道データが含まれている。エフェメ
リスは、測位計算の際に衛星の位置を正確に計算するた
めに使用し、アルマナックは、衛星の捕捉の際に衛星の
概略位置を計算するために用意されている。
【０００４】ある衛星が送信する航法メッセージ中、エ
フェメリスはその衛星固有のデータであるが、アルマナ
ックは配備されている全衛星についての概略の軌道デー
タであり、フレーム単位で順次送信されている。したが
って、１個の衛星についてその航法データをある期間収
集すれば、すべての衛星の概略の軌道データが得られ
る。
フェメリスはその衛星固有のデータであるが、アルマナ
ックは配備されている全衛星についての概略の軌道デー
タであり、フレーム単位で順次送信されている。したが
って、１個の衛星についてその航法データをある期間収
集すれば、すべての衛星の概略の軌道データが得られ
る。
【０００５】ＧＰＳ衛星からの信号のキャリア周波数
は、衛星が高速で運動することによるドップラー効果と
受信機の基準発振器の周波数偏差のために、受信機から
見てある範囲内で変動している。また、受信機と衛星の
間の距離が得られていない時点では、信号の伝播時間が
不明なので、スペクトル拡散するために信号に乗算され
ているコードの位相も不明である。このため、受信機
は、電源投入後、まずキャリア周波数とコード位相のサ
ーチを行ない、衛星の信号を捕捉する必要がある。
は、衛星が高速で運動することによるドップラー効果と
受信機の基準発振器の周波数偏差のために、受信機から
見てある範囲内で変動している。また、受信機と衛星の
間の距離が得られていない時点では、信号の伝播時間が
不明なので、スペクトル拡散するために信号に乗算され
ているコードの位相も不明である。このため、受信機
は、電源投入後、まずキャリア周波数とコード位相のサ
ーチを行ない、衛星の信号を捕捉する必要がある。
【０００６】一方、ＧＰＳ衛星は周回衛星であるため、
受信機から見ると常に移動しており、地球上のある地点
で受信できる衛星は、衛星の軌道や受信機の位置および
時刻によって変化する。したがって、受信機の動作開始
から衛星を捕捉するまでの時間を短縮するため、通常は
各衛星のアルマナックと受信機の概略位置および現在の
時刻を用いて衛星の軌道計算を行ない、その時点で受信
可能な衛星をサーチの対象としている。
受信機から見ると常に移動しており、地球上のある地点
で受信できる衛星は、衛星の軌道や受信機の位置および
時刻によって変化する。したがって、受信機の動作開始
から衛星を捕捉するまでの時間を短縮するため、通常は
各衛星のアルマナックと受信機の概略位置および現在の
時刻を用いて衛星の軌道計算を行ない、その時点で受信
可能な衛星をサーチの対象としている。
【０００７】このため、従来の受信機では、受信機の電
源が遮断されている間も、前回の受信時に収集したアル
マナックと測位した受信機の位置データを、電池でバッ
クアップされたメモリやＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メ
モリに保存しておくとともに、時刻についても電池で動
作する時計回路で維持していた。
源が遮断されている間も、前回の受信時に収集したアル
マナックと測位した受信機の位置データを、電池でバッ
クアップされたメモリやＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メ
モリに保存しておくとともに、時刻についても電池で動
作する時計回路で維持していた。
【０００８】キャリアの同期追跡は、コスタス・ループ
（Costas Loop)で行なうが、そのためにＩレジスタとＱ
レジスタおよびキャリア発生回路を１組設けている。コ
ードの同期追跡は、ＤＬＬ（Delay Lock Loop)で行なう
が、そのためにＥレジスタとＬレジスタおよびコード発
生回路を１組設けている。また、信号の捕捉や同期追跡
動作を制御し、測位計算を行なうために、ＣＰＵとＲＯ
Ｍ、ＲＡＭからなる制御演算回路を設けている。
（Costas Loop)で行なうが、そのためにＩレジスタとＱ
レジスタおよびキャリア発生回路を１組設けている。コ
ードの同期追跡は、ＤＬＬ（Delay Lock Loop)で行なう
が、そのためにＥレジスタとＬレジスタおよびコード発
生回路を１組設けている。また、信号の捕捉や同期追跡
動作を制御し、測位計算を行なうために、ＣＰＵとＲＯ
Ｍ、ＲＡＭからなる制御演算回路を設けている。
【０００９】信号を捕捉する際には、受信機内で発生さ
せたキャリアとコードをＩ，Ｑレジスタに供給して受信
信号との相関を求めるようにし、キャリアの周波数とコ
ードの位相を変えながら相関のピークをサーチし、目的
とする衛星の信号を捕捉する。
せたキャリアとコードをＩ，Ｑレジスタに供給して受信
信号との相関を求めるようにし、キャリアの周波数とコ
ードの位相を変えながら相関のピークをサーチし、目的
とする衛星の信号を捕捉する。
【００１０】信号の捕捉後は、Ｉ，Ｑレジスタを用いて
受信信号と受信機内で発生したキャリアとの位相差を計
測し、キャリア発生回路を制御して受信信号のキャリア
成分の同期追跡を行なう。これに同時に、Ｅ，Ｌレジス
タを用いて受信信号と受信機で発生させたコードとの位
相差を計測し、コード発生回路を制御して受信信号のコ
ード成分の同期追跡を行なう。
受信信号と受信機内で発生したキャリアとの位相差を計
測し、キャリア発生回路を制御して受信信号のキャリア
成分の同期追跡を行なう。これに同時に、Ｅ，Ｌレジス
タを用いて受信信号と受信機で発生させたコードとの位
相差を計測し、コード発生回路を制御して受信信号のコ
ード成分の同期追跡を行なう。
【００１１】ＣＰＵは、同期追跡中のコードの位相から
疑似距離と呼ばれる、受信機の時計の誤差を含んだ衛星
と受信機の間の距離に相当する値を算出する。ＣＰＵ
は、４個の衛星についてこの疑似距離と航法メッセージ
を収集し、航法メッセージに含まれるエフェメリスから
計算した４個の衛星の正確な位置と、４個の疑似距離を
使って測位計算を行ない、受信機の正確な位置（緯度，
経度，高度）と、正確に管理されたＧＰＳ基準時間から
の受信機の時計のずれを求める。
疑似距離と呼ばれる、受信機の時計の誤差を含んだ衛星
と受信機の間の距離に相当する値を算出する。ＣＰＵ
は、４個の衛星についてこの疑似距離と航法メッセージ
を収集し、航法メッセージに含まれるエフェメリスから
計算した４個の衛星の正確な位置と、４個の疑似距離を
使って測位計算を行ない、受信機の正確な位置（緯度，
経度，高度）と、正確に管理されたＧＰＳ基準時間から
の受信機の時計のずれを求める。
【００１２】以下、、図３および図４を参照して、前記
した従来のＧＰＳ受信機のＲＦ回路と信号処理回路につ
いて具体的に説明する。
した従来のＧＰＳ受信機のＲＦ回路と信号処理回路につ
いて具体的に説明する。
【００１３】まず、図３のＲＦ回路について説明する。
ＧＰＳ衛星からの電波をアンテナ１で受信して低雑音増
幅器（ＬＮＡ）２で増幅した後、ミキサ３で局部発振器
（ＬＯ）４の出力と混合し、中間周波数（ＩＦ）に変換
する。この信号をＩＦパンドパスフィルタ（ＩＦ−ＢＰ
Ｆ）５に通して余分な雑音や妨害成分を除去した後、Ｉ
Ｆ増幅器（ＡＭＰ）６で増幅し、さらに、以後の信号処
理をディジタル的に行なうために、リミッタ７で１ビッ
ト量子化し、これをＩＦ信号として図４の信号処理回路
へ出力する。
ＧＰＳ衛星からの電波をアンテナ１で受信して低雑音増
幅器（ＬＮＡ）２で増幅した後、ミキサ３で局部発振器
（ＬＯ）４の出力と混合し、中間周波数（ＩＦ）に変換
する。この信号をＩＦパンドパスフィルタ（ＩＦ−ＢＰ
Ｆ）５に通して余分な雑音や妨害成分を除去した後、Ｉ
Ｆ増幅器（ＡＭＰ）６で増幅し、さらに、以後の信号処
理をディジタル的に行なうために、リミッタ７で１ビッ
ト量子化し、これをＩＦ信号として図４の信号処理回路
へ出力する。
【００１４】基準発振器８は、局部発振器４に周波数の
基準となる信号を供給する。局部発振器４は、この基準
信号を基にＰＬＬ（Phase Locked Loop)を構成し、衛星
の信号を中間周波信号に変換するための局部信号を発生
する。基準発振器８は、図４の信号処理回路に対しても
基準クロックを供給している。
基準となる信号を供給する。局部発振器４は、この基準
信号を基にＰＬＬ（Phase Locked Loop)を構成し、衛星
の信号を中間周波信号に変換するための局部信号を発生
する。基準発振器８は、図４の信号処理回路に対しても
基準クロックを供給している。
【００１５】次に、図４の信号処理回路について説明す
る。入力してくるＩＦ信号は、乗算器に相当するＥＸＯ
Ｒ（排他的論理和）回路１１においてコード発生回路１
２からのコード信号を乗算されることによりコード成分
を除去された後、Ｉカウンタ１３とＱカウンタ１４のＵ
Ｐ端子に供給される。
る。入力してくるＩＦ信号は、乗算器に相当するＥＸＯ
Ｒ（排他的論理和）回路１１においてコード発生回路１
２からのコード信号を乗算されることによりコード成分
を除去された後、Ｉカウンタ１３とＱカウンタ１４のＵ
Ｐ端子に供給される。
【００１６】Ｉカウンタ１３とＱカウンタ１４は、同期
型のアップ・ダウン・カウンタである。このカウンタ１
３，１４は、ＵＰ端子が“１”の時にＣＫ端子のクロッ
クの立ち上がりでカウント・アップし、ＵＰ端子が
“０”の時にはＣＫ端子のクロックの立ち上がりでカウ
ント・ダウンする。
型のアップ・ダウン・カウンタである。このカウンタ１
３，１４は、ＵＰ端子が“１”の時にＣＫ端子のクロッ
クの立ち上がりでカウント・アップし、ＵＰ端子が
“０”の時にはＣＫ端子のクロックの立ち上がりでカウ
ント・ダウンする。
【００１７】キャリア発生回路１５は、ＣＰＵ１６によ
って設定される所定周波数のクロックＩＣＫとＱＣＫを
発生する。このクロックＩＣＫとＱＣＫは互いに位相が
９０°ずれた関係にあり、それぞれＩカウンタ１３とＱ
カウンタ１４のＣＫ端子に供給されている。
って設定される所定周波数のクロックＩＣＫとＱＣＫを
発生する。このクロックＩＣＫとＱＣＫは互いに位相が
９０°ずれた関係にあり、それぞれＩカウンタ１３とＱ
カウンタ１４のＣＫ端子に供給されている。
【００１８】Ｉカウンタ１３とＱカウンタ１４のカウン
ト値は、それぞれＩレジスタ１７とＱレジスタ１８に格
納された後、バスを介してＣＰＵ１６へ転送される。Ｃ
ＰＵ１６は、信号の同期追跡時には、Ｉレジスタ値とＱ
レジスタ値を使って、キャリア発生回路１５の出力する
クロックＩＣＫ，ＱＣＫと、ＩＦ信号との位相差を計測
し、また、信号の捕捉時には、例えばＩ2 ＋Ｑ2 の値を
計算し、受信信号の信号強度を計測する。
ト値は、それぞれＩレジスタ１７とＱレジスタ１８に格
納された後、バスを介してＣＰＵ１６へ転送される。Ｃ
ＰＵ１６は、信号の同期追跡時には、Ｉレジスタ値とＱ
レジスタ値を使って、キャリア発生回路１５の出力する
クロックＩＣＫ，ＱＣＫと、ＩＦ信号との位相差を計測
し、また、信号の捕捉時には、例えばＩ2 ＋Ｑ2 の値を
計算し、受信信号の信号強度を計測する。
【００１９】コード発生回路１２は、受信信号に含まれ
るコード成分に同期したＣＯＤＥ信号、このＣＯＤＥ信
号に対して０．５チップ位相の進んだＥＡＲＬＹ信号、
０．５チップ位相の遅れたＬＡＴＥ信号を発生する。Ｃ
ＯＤＥ信号の内容は、受信したい衛星のＣ／Ａコードに
一致するようにＣＰＵ１６から設定される。
るコード成分に同期したＣＯＤＥ信号、このＣＯＤＥ信
号に対して０．５チップ位相の進んだＥＡＲＬＹ信号、
０．５チップ位相の遅れたＬＡＴＥ信号を発生する。Ｃ
ＯＤＥ信号の内容は、受信したい衛星のＣ／Ａコードに
一致するようにＣＰＵ１６から設定される。
【００２０】また、前記ＣＯＤＥ信号、ＥＡＲＬＹ信号
およびＬＡＴＥ信号の位相は、ＣＰＵ１６からの命令
で、適当な大きさだけ進めたり、遅らせたりすることが
できる。コード発生回路１２は、ＣＯＤＥ信号に同期し
たＥＰＯＣＨ信号も作成しており、カウンタ制御回路１
９とＣＰＵ１６に供給している。ＥＰＯＣＨ信号は、例
えばＣＯＤＥ信号の先頭でのみ“１”となるような信号
であり、カウンタとレジスタの動作を制御する基準信号
となる。
およびＬＡＴＥ信号の位相は、ＣＰＵ１６からの命令
で、適当な大きさだけ進めたり、遅らせたりすることが
できる。コード発生回路１２は、ＣＯＤＥ信号に同期し
たＥＰＯＣＨ信号も作成しており、カウンタ制御回路１
９とＣＰＵ１６に供給している。ＥＰＯＣＨ信号は、例
えばＣＯＤＥ信号の先頭でのみ“１”となるような信号
であり、カウンタとレジスタの動作を制御する基準信号
となる。
【００２１】一方、ＥＸＯＲ回路２０において、キャリ
ア発生回路１５からのクロックＱＣＫを乗算されてキャ
リア成分を除去されたＩＦ信号は、次のＥＸＯＲ回路２
１，２２で、それぞれコード発生回路１２からのＥＡＲ
ＬＹ信号とＬＡＴＥ信号を乗算された後、Ｅカウンタ２
３とＬカウンタ２４のＵＰ端子に入力され、クロック発
生回路２７の出力するクロックＥＬＣＫに従って、アッ
プ・カウントまたはダウンカウントされる。
ア発生回路１５からのクロックＱＣＫを乗算されてキャ
リア成分を除去されたＩＦ信号は、次のＥＸＯＲ回路２
１，２２で、それぞれコード発生回路１２からのＥＡＲ
ＬＹ信号とＬＡＴＥ信号を乗算された後、Ｅカウンタ２
３とＬカウンタ２４のＵＰ端子に入力され、クロック発
生回路２７の出力するクロックＥＬＣＫに従って、アッ
プ・カウントまたはダウンカウントされる。
【００２２】Ｅカウンタ２３とＬカウンタ２４のカウン
ト値は、それぞれＥレジスタ２５とＬレジスタ２６に格
納された後、バスを介してＣＰＵ１６へ転送される。こ
のＥレジスタ２５とＬレジスタ２６の値は、ＩＦ信号と
ＥＡＲＬＹ信号、ＩＦ信号とＬＡＴＥ信号の相関の程度
をそれぞれ示している。ＣＰＵ１６は、コードの同期追
跡時には、このＥレジスタ値とＬレジスタ値との差を求
め、その値からコード発生回路１２が出力するＣＯＤＥ
信号と、ＩＦ信号に含まれるコード成分との位相差を計
測する。
ト値は、それぞれＥレジスタ２５とＬレジスタ２６に格
納された後、バスを介してＣＰＵ１６へ転送される。こ
のＥレジスタ２５とＬレジスタ２６の値は、ＩＦ信号と
ＥＡＲＬＹ信号、ＩＦ信号とＬＡＴＥ信号の相関の程度
をそれぞれ示している。ＣＰＵ１６は、コードの同期追
跡時には、このＥレジスタ値とＬレジスタ値との差を求
め、その値からコード発生回路１２が出力するＣＯＤＥ
信号と、ＩＦ信号に含まれるコード成分との位相差を計
測する。
【００２３】４個のカウンタ１３，１４，２３，２４
は、カウント動作を制御するためのＥＮ（イネーブル）
端子とＣＬ（クリア）端子を備えている。ＥＮ端子は、
“１”が入力されている時にカウント動作を可能とし、
“０”が入力されている時にはカウント動作を禁止す
る。ＣＬ端子は、“１”が入力されている時にＣＫ端子
に入力されているクロックが立ち上がると、カウント値
が０にクリアされ、“０”が入力されている時はクリア
されない。
は、カウント動作を制御するためのＥＮ（イネーブル）
端子とＣＬ（クリア）端子を備えている。ＥＮ端子は、
“１”が入力されている時にカウント動作を可能とし、
“０”が入力されている時にはカウント動作を禁止す
る。ＣＬ端子は、“１”が入力されている時にＣＫ端子
に入力されているクロックが立ち上がると、カウント値
が０にクリアされ、“０”が入力されている時はクリア
されない。
【００２４】４個のレジスタ１７，１８，２５，２６
は、それぞれＬＤ（ロード）端子が“１”に立ち上がる
時に入力端子Ｄｎの値を取り込み、以後Ｄｎ端子が変化
してもＬＤ端子が再び立ち上がるまでは取り込んだ値を
保持し続け、Ｑｎ端子に出力する。
は、それぞれＬＤ（ロード）端子が“１”に立ち上がる
時に入力端子Ｄｎの値を取り込み、以後Ｄｎ端子が変化
してもＬＤ端子が再び立ち上がるまでは取り込んだ値を
保持し続け、Ｑｎ端子に出力する。
【００２５】カウンタ制御回路１９は、コード発生回路
１２から供給されるＥＰＯＣＨ信号を基準として、各カ
ウンタのためのイネーブル信号ＥＮとクリア信号ＣＬ、
各レジスタのためのロード信号ＬＤを出力する。各カウ
ンタは、Ｃ／Ａコードの１周期（１ｍｓｅｃ）の間、ア
ップ・カウントとダウン・カウントを繰り返すことによ
り積算動作を行ない、その積算値（カウント値）を各レ
ジスタに転送する。
１２から供給されるＥＰＯＣＨ信号を基準として、各カ
ウンタのためのイネーブル信号ＥＮとクリア信号ＣＬ、
各レジスタのためのロード信号ＬＤを出力する。各カウ
ンタは、Ｃ／Ａコードの１周期（１ｍｓｅｃ）の間、ア
ップ・カウントとダウン・カウントを繰り返すことによ
り積算動作を行ない、その積算値（カウント値）を各レ
ジスタに転送する。
【００２６】例えば、コードの先頭でコード発生回路１
２からＥＰＯＣＨ信号が発生すると、カウンタ制御回路
１９はイネーブル信号ＥＮを“０”として各カウンタの
動作を止め、ロード信号ＬＤを出力することによりそれ
までの積算値をそれぞれのレジスタに読み込ませる。
２からＥＰＯＣＨ信号が発生すると、カウンタ制御回路
１９はイネーブル信号ＥＮを“０”として各カウンタの
動作を止め、ロード信号ＬＤを出力することによりそれ
までの積算値をそれぞれのレジスタに読み込ませる。
【００２７】前記のようにして積算値をカウンタからレ
ジスタに転送した後、カウンタ制御回路１９はクリア信
号ＣＬを出力して各カウンタの内容を０にクリアし、さ
らにイネーブル信号ＥＮを“１”に戻して各カウンタの
カウント動作を再開し、再びＣ／Ａコードの１周期にわ
たって積算動作を実行する。
ジスタに転送した後、カウンタ制御回路１９はクリア信
号ＣＬを出力して各カウンタの内容を０にクリアし、さ
らにイネーブル信号ＥＮを“１”に戻して各カウンタの
カウント動作を再開し、再びＣ／Ａコードの１周期にわ
たって積算動作を実行する。
【００２８】クロック発生回路１５は、ＲＦ回路（図
３）の基準発振器８から供給される基準クロックを基
に、信号処理回路の各部に供給するクロック信号ＭＣＫ
とＥＬＣＫを作成する。コード発生回路１２、キャリア
発生回路１５およびカウンタ制御回路１９には、これら
の回路の動作の基準となるマスタクロックＭＣＫを供給
し、Ｅカウンタ２３とＬカウンタ２４には所定の周波数
からなるクロックＥＬＣＫを供給している。
３）の基準発振器８から供給される基準クロックを基
に、信号処理回路の各部に供給するクロック信号ＭＣＫ
とＥＬＣＫを作成する。コード発生回路１２、キャリア
発生回路１５およびカウンタ制御回路１９には、これら
の回路の動作の基準となるマスタクロックＭＣＫを供給
し、Ｅカウンタ２３とＬカウンタ２４には所定の周波数
からなるクロックＥＬＣＫを供給している。
【００２９】ＣＰＵ１６は、ＲＡＭ２９を利用してＲＯ
Ｍ２８に内蔵されている受信機の制御プログラムを実行
する。ＣＰＵ１６の割り込み端子ＩＮＴにはＥＰＯＣＨ
信号が入力されており、このＥＰＯＣＨ信号によって割
り込み処理プログラムが起動され、ＥＰＯＣＨ信号に同
期して各レジスタに格納されている値をＣＰＵ１６内に
読み込む。
Ｍ２８に内蔵されている受信機の制御プログラムを実行
する。ＣＰＵ１６の割り込み端子ＩＮＴにはＥＰＯＣＨ
信号が入力されており、このＥＰＯＣＨ信号によって割
り込み処理プログラムが起動され、ＥＰＯＣＨ信号に同
期して各レジスタに格納されている値をＣＰＵ１６内に
読み込む。
【００３０】衛星の信号を捕捉していない状態では、Ｃ
ＰＵ１６は、キャリア発生回路１５とコード発生回路１
２を制御してキャリア周波数とコード位相のサーチを行
なう。キャリア周波数のサーチ範囲は、衛星のドップラ
ー周波数範囲と、受信機の基準発振器８の周波数偏差で
決まる。また、コード位相のサーチ範囲は、コードの１
周期（１０２３チップ）である。
ＰＵ１６は、キャリア発生回路１５とコード発生回路１
２を制御してキャリア周波数とコード位相のサーチを行
なう。キャリア周波数のサーチ範囲は、衛星のドップラ
ー周波数範囲と、受信機の基準発振器８の周波数偏差で
決まる。また、コード位相のサーチ範囲は、コードの１
周期（１０２３チップ）である。
【００３１】サーチ中のＣＰＵ１６は、あるキャリア周
波数において、コードの位相を１チップづつ変化させて
いきながら相関の大きさを監視し、１０２３チップにわ
たってサーチを終了すると、適当な周波数幅だけキャリ
ア周波数を移動させ、この新たなキャリア周波数位置
で、再び前記コード位相のサーチを繰り返す。
波数において、コードの位相を１チップづつ変化させて
いきながら相関の大きさを監視し、１０２３チップにわ
たってサーチを終了すると、適当な周波数幅だけキャリ
ア周波数を移動させ、この新たなキャリア周波数位置
で、再び前記コード位相のサーチを繰り返す。
【００３２】１回の相関を求めるには、通常、コードの
１周期の長さである１ｍｓｅｃかかる。したがって、周
波数と位相の全サーチ範囲を一巡するには、（周波数の
総ステップ数）×１０２３×１ｍｓｅｃの時間がかか
る。ＣＰＵ１６は、Ｉレジスタ１７とＱレジスタ１８の
値からＩ2 ＋Ｑ2 や｜Ｉ｜＋｜Ｑ｜などの相関の目安と
なる値を計算し、この値があるしきい値を越えると衛星
の信号を受信したものとみなしてサーチ動作を終了し、
以後、信号の追跡動作に移行する。
１周期の長さである１ｍｓｅｃかかる。したがって、周
波数と位相の全サーチ範囲を一巡するには、（周波数の
総ステップ数）×１０２３×１ｍｓｅｃの時間がかか
る。ＣＰＵ１６は、Ｉレジスタ１７とＱレジスタ１８の
値からＩ2 ＋Ｑ2 や｜Ｉ｜＋｜Ｑ｜などの相関の目安と
なる値を計算し、この値があるしきい値を越えると衛星
の信号を受信したものとみなしてサーチ動作を終了し、
以後、信号の追跡動作に移行する。
【００３３】信号の同期追跡時には、ＣＰＵ１６は、Ｉ
レジスタ１７とＱレジスタ１８の値から、受信信号とキ
ャリア発生回路１５で発生したキャリアとの位相差に相
当する値を求め、この値にループフィルタの演算を施し
た結果を基に、キャリア発生回路を制御してキャリアの
周波数を受信信号に追従させる。これと同時に、ＣＰＵ
１６は、Ｅレジスタ２５とＬレジスタ２６の値から、受
信信号とコード発生回路１２で作成したコードとの位相
差を求め、この値にループフィルタの演算を施した結果
を基に、コード発生回路１２を制御してコードの位相を
受信信号に追従させる。
レジスタ１７とＱレジスタ１８の値から、受信信号とキ
ャリア発生回路１５で発生したキャリアとの位相差に相
当する値を求め、この値にループフィルタの演算を施し
た結果を基に、キャリア発生回路を制御してキャリアの
周波数を受信信号に追従させる。これと同時に、ＣＰＵ
１６は、Ｅレジスタ２５とＬレジスタ２６の値から、受
信信号とコード発生回路１２で作成したコードとの位相
差を求め、この値にループフィルタの演算を施した結果
を基に、コード発生回路１２を制御してコードの位相を
受信信号に追従させる。
【００３４】前記のようにして信号の捕捉と同期追跡が
行なわれるが、図４の信号処理回路を１系統しか備えて
いない受信機では、ＣＰＵ１６は、受信する衛星を時分
割的に順次切り換え、４個の衛星について疑似距離の測
定と航法メッセージの収集を行なう。信号処理回路を４
系統以上持つ受信機では、同時に４個の衛星を受信しな
がら、疑似距離と航法メッセージを得ることができる。
ＣＰＵ１６は、４個の衛星の疑似距離とエフェメリスが
収集できた時点で測位計算を行ない、受信機の現在位置
を求める。
行なわれるが、図４の信号処理回路を１系統しか備えて
いない受信機では、ＣＰＵ１６は、受信する衛星を時分
割的に順次切り換え、４個の衛星について疑似距離の測
定と航法メッセージの収集を行なう。信号処理回路を４
系統以上持つ受信機では、同時に４個の衛星を受信しな
がら、疑似距離と航法メッセージを得ることができる。
ＣＰＵ１６は、４個の衛星の疑似距離とエフェメリスが
収集できた時点で測位計算を行ない、受信機の現在位置
を求める。
【００３５】受信機の動作中は、測位した現在位置と収
集した各衛星のアルマナックをＲＡＭ２９に常時書き込
んでおく。ＲＡＭ２９としては、記憶内容を電池などで
バックアップして保持できるスタティック型のＲＡＭが
用いられている。受信機の電源が切断されている間は、
電源切換回路３１を通じて、ＲＡＭ２９と時計回路（Ｒ
ＴＣ）３０に対して電池３２から電源を供給し、ＲＡＭ
２９の内容を保持するとともに時計回路３０の計時動作
を維持している。
集した各衛星のアルマナックをＲＡＭ２９に常時書き込
んでおく。ＲＡＭ２９としては、記憶内容を電池などで
バックアップして保持できるスタティック型のＲＡＭが
用いられている。受信機の電源が切断されている間は、
電源切換回路３１を通じて、ＲＡＭ２９と時計回路（Ｒ
ＴＣ）３０に対して電池３２から電源を供給し、ＲＡＭ
２９の内容を保持するとともに時計回路３０の計時動作
を維持している。
【００３６】時計回路３０は、内部に水晶発振器とカウ
ンタ（図示せず）を持っており、電池３２でバックアッ
プされることにより常に現在時刻を維持している。ＣＰ
Ｕ１６は、測位計算の結果、正確な現在時刻が得られた
時に時計回路３０の時刻を較正する。
ンタ（図示せず）を持っており、電池３２でバックアッ
プされることにより常に現在時刻を維持している。ＣＰ
Ｕ１６は、測位計算の結果、正確な現在時刻が得られた
時に時計回路３０の時刻を較正する。
【００３７】受信機の電源投入後、最初に衛星を捕捉す
る際は、捕捉までの時間を短縮するために、ＲＡＭ２９
に保持されている受信機の位置データと、各衛星のアル
マナックおよび時計回路３０が維持している現在時刻を
基に軌道計算を行ない、衛星の概略位置を求め、その時
点で受信できる衛星を選択して捕捉の対象とする。
る際は、捕捉までの時間を短縮するために、ＲＡＭ２９
に保持されている受信機の位置データと、各衛星のアル
マナックおよび時計回路３０が維持している現在時刻を
基に軌道計算を行ない、衛星の概略位置を求め、その時
点で受信できる衛星を選択して捕捉の対象とする。
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の信号処
理回路の場合、受信機の電源投入後、軌道計算により現
時点で受信できる衛星を選択して捕捉の対象とするの
で、前回の受信中に収集したアルマナックや測位で得ら
れた位置情報および現在時刻を、受信機の電源遮断中も
保持しなければならない。このため、計時を行なうため
の時計回路３０、およびこの時計回路３０やＲＡＭ２９
をバックアップするための電池３２が必要不可欠であっ
た。
理回路の場合、受信機の電源投入後、軌道計算により現
時点で受信できる衛星を選択して捕捉の対象とするの
で、前回の受信中に収集したアルマナックや測位で得ら
れた位置情報および現在時刻を、受信機の電源遮断中も
保持しなければならない。このため、計時を行なうため
の時計回路３０、およびこの時計回路３０やＲＡＭ２９
をバックアップするための電池３２が必要不可欠であっ
た。
【００３９】また、電源の遮断中に何らかの原因でＲＡ
Ｍ２９のデータが破壊された場合や、長期間受信機を使
用しなかったために、保存しておいたアルマナックが古
くなって信頼できなくなった場合には、電源投入から衛
星の捕捉までに通常よりも時間がかかり、受信機の動作
が一定せず、信頼性に欠けるという問題があった。
Ｍ２９のデータが破壊された場合や、長期間受信機を使
用しなかったために、保存しておいたアルマナックが古
くなって信頼できなくなった場合には、電源投入から衛
星の捕捉までに通常よりも時間がかかり、受信機の動作
が一定せず、信頼性に欠けるという問題があった。
【００４０】本発明は、前記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、現在時刻を維持
するための時計回路を不要とするとともに、メモリバッ
クアップ用の電池も不要とすることのできるＧＰＳ受信
機の信号捕捉方法を提供することである。
れたもので、その目的とするところは、現在時刻を維持
するための時計回路を不要とするとともに、メモリバッ
クアップ用の電池も不要とすることのできるＧＰＳ受信
機の信号捕捉方法を提供することである。
【００４１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の信号捕捉方法は、受信機の電源が投入され
てＧＰＳ衛星の捕捉が開始された時に、少なくとも１個
の衛星の信号を捕捉するまでは、配備されている可能性
のあるすべてのＧＰＳ衛星を対象として、整合フィルタ
を用いて捕捉動作を行なうようにしたものである。
め、本発明の信号捕捉方法は、受信機の電源が投入され
てＧＰＳ衛星の捕捉が開始された時に、少なくとも１個
の衛星の信号を捕捉するまでは、配備されている可能性
のあるすべてのＧＰＳ衛星を対象として、整合フィルタ
を用いて捕捉動作を行なうようにしたものである。
【００４２】
【作 用】少なくとも１個の衛星の信号を捕捉するまで
は、配備されている可能性のあるすべてのＧＰＳ衛星を
対象として捕捉動作を行なうので、前回の受信時に測位
した現在位置と各衛星のアルマナックおよび現在時刻が
不要となる。このため、現在時刻を維持するための時計
回路が不要となるとともに、電源遮断中にメモリをバッ
クアップするための電池も不要となる。また、整合フィ
ルタを用いてコード位相のサーチを行なうので、電源投
入から最初の衛星の信号を捕捉するまでの時間を短縮す
ることができる。
は、配備されている可能性のあるすべてのＧＰＳ衛星を
対象として捕捉動作を行なうので、前回の受信時に測位
した現在位置と各衛星のアルマナックおよび現在時刻が
不要となる。このため、現在時刻を維持するための時計
回路が不要となるとともに、電源遮断中にメモリをバッ
クアップするための電池も不要となる。また、整合フィ
ルタを用いてコード位相のサーチを行なうので、電源投
入から最初の衛星の信号を捕捉するまでの時間を短縮す
ることができる。
【００４３】
【実施例】図１に、本発明方法を適用して構成したＧＰ
Ｓ受信機の信号処理回路の１実施例を示す。なお、従来
例（図４）と同一部分には同一の符号を付し、その説明
を省略する。
Ｓ受信機の信号処理回路の１実施例を示す。なお、従来
例（図４）と同一部分には同一の符号を付し、その説明
を省略する。
【００４４】本発明に係る信号処理回路は、図１に示す
ように、従来の信号処理回路（図４）において設けられ
ていた時計回路３０、電源切換回路３１および電池３２
を取り除き、これに代えて、コードサーチ回路３３を付
設したものである。このコードサーチ回路３３は、非同
期のキャリアで標本化されたＩＦ信号に対しても動作す
る整合フィルタであり、電源投入後、信号を捕捉するま
でに間、従来のＩレジスタ１７とＱレジスタ１８の代わ
りにコード位相のサーチを高速に行なうものである。
ように、従来の信号処理回路（図４）において設けられ
ていた時計回路３０、電源切換回路３１および電池３２
を取り除き、これに代えて、コードサーチ回路３３を付
設したものである。このコードサーチ回路３３は、非同
期のキャリアで標本化されたＩＦ信号に対しても動作す
る整合フィルタであり、電源投入後、信号を捕捉するま
でに間、従来のＩレジスタ１７とＱレジスタ１８の代わ
りにコード位相のサーチを高速に行なうものである。
【００４５】すなわち、前記コードサーチ回路３３は、
図２にその詳細を示すように、Ｉシフトレジスタ３４、
Ｑシフトレジスタ３５、コード・シフトレジスタ３６、
１ビット・アダー３７，３８、ＥＸＮＯＲゲート３９〜
４２、２乗和演算回路４３、比較回路４４、ＲＳフリッ
プフロップ４５から構成されている。３つのシフトレジ
スタ３４，３５，３６は、いずれもコードの１周期（１
０２３チッブ）分に相当する段数からなる。
図２にその詳細を示すように、Ｉシフトレジスタ３４、
Ｑシフトレジスタ３５、コード・シフトレジスタ３６、
１ビット・アダー３７，３８、ＥＸＮＯＲゲート３９〜
４２、２乗和演算回路４３、比較回路４４、ＲＳフリッ
プフロップ４５から構成されている。３つのシフトレジ
スタ３４，３５，３６は、いずれもコードの１周期（１
０２３チッブ）分に相当する段数からなる。
【００４６】コード・シフトレジスタ３６は、コード発
生回路１２から供給されるＣＯＤＥ信号を、ＣＯＤＥ信
号に同期して出力されるクロックＣＤＣＫによってシフ
トして取り込む。そして、１周期（１０２３チップ）分
のコードが取り込まれた時点で、コード発生回路１２は
クロックＣＤＣＫを停止し、コード・シフトレジスタ３
６のＱ１〜Ｑｊ端子にコードの各チップの値を出力す
る。
生回路１２から供給されるＣＯＤＥ信号を、ＣＯＤＥ信
号に同期して出力されるクロックＣＤＣＫによってシフ
トして取り込む。そして、１周期（１０２３チップ）分
のコードが取り込まれた時点で、コード発生回路１２は
クロックＣＤＣＫを停止し、コード・シフトレジスタ３
６のＱ１〜Ｑｊ端子にコードの各チップの値を出力す
る。
【００４７】一方、Ｉシフトレジスタ３４は、ＩＮ端子
に入力されるＩＦ信号を、キャリア発生回路１５からＣ
Ｋ端に入力されるクロックＩＣＫに従って順次シフトし
ながら取り込み、Ｑ１〜Ｑｊ端子から出力する。同様
に、Ｑシフトレジスタ３５も、ＩＮ端子に入力されるＩ
Ｆ信号を、クロックＩＣＫとは９０°位相の異なるクロ
ックＱＣＫに従って順次シフトしながら取り込み、Ｑ１
〜Ｑｊ端子から出力する。
に入力されるＩＦ信号を、キャリア発生回路１５からＣ
Ｋ端に入力されるクロックＩＣＫに従って順次シフトし
ながら取り込み、Ｑ１〜Ｑｊ端子から出力する。同様
に、Ｑシフトレジスタ３５も、ＩＮ端子に入力されるＩ
Ｆ信号を、クロックＩＣＫとは９０°位相の異なるクロ
ックＱＣＫに従って順次シフトしながら取り込み、Ｑ１
〜Ｑｊ端子から出力する。
【００４８】Ｉシフトレジスタ３４とコード・シフトレ
ジスタ３６の各出力はＥＸＮＯＲゲート３９に送られ、
また、Ｑレジスタ３５とコード・シフトレジスタ３６の
各出力はＥＸＮＯＲゲート４０に送られ、それぞれ対応
するビット同士を掛算された後、１ビット・アダー３
７，３８に送られる。
ジスタ３６の各出力はＥＸＮＯＲゲート３９に送られ、
また、Ｑレジスタ３５とコード・シフトレジスタ３６の
各出力はＥＸＮＯＲゲート４０に送られ、それぞれ対応
するビット同士を掛算された後、１ビット・アダー３
７，３８に送られる。
【００４９】前記ＥＸＮＯＲゲート３９，４０の各ビッ
ト出力は、２つのビット入力が一致する時に“１”、不
一致の時に“０”となる。したがって、例えば、Ｉシフ
トレジスタ３４とコード・シフトレジスタ３６の場合を
“０”にとると、Ｉシフトレジスタ３４とコード・シフ
トレジスタ３６の各ビット出力がすべて一致している場
合、すなわち、２つのシフトレジスタ３４，３６の出力
に完全な正の相関がある場合には、ＥＸＮＯＲゲート３
９のすべてのビット出力が“１”となる。
ト出力は、２つのビット入力が一致する時に“１”、不
一致の時に“０”となる。したがって、例えば、Ｉシフ
トレジスタ３４とコード・シフトレジスタ３６の場合を
“０”にとると、Ｉシフトレジスタ３４とコード・シフ
トレジスタ３６の各ビット出力がすべて一致している場
合、すなわち、２つのシフトレジスタ３４，３６の出力
に完全な正の相関がある場合には、ＥＸＮＯＲゲート３
９のすべてのビット出力が“１”となる。
【００５０】逆に、Ｉシフトレジスタ３４とコード・シ
フトレジスタ３６の各ビット出力がすべて不一致の場
合、すなわち、２つのシフトレジスタ３４，３６の出力
に完全な負の相関がある場合には、ＥＸＮＯＲゲート３
９のすべてのビット出力が“０”となる。なお、実際の
ＥＸＮＯＲゲート３９の各ビット出力は、相関の大きさ
に応じて“１”と“０”が入り交じったものとなる。Ｅ
ＸＮＯＲゲート４０も、前記ＥＸＮＯＲゲート３９と同
様に動作する。
フトレジスタ３６の各ビット出力がすべて不一致の場
合、すなわち、２つのシフトレジスタ３４，３６の出力
に完全な負の相関がある場合には、ＥＸＮＯＲゲート３
９のすべてのビット出力が“０”となる。なお、実際の
ＥＸＮＯＲゲート３９の各ビット出力は、相関の大きさ
に応じて“１”と“０”が入り交じったものとなる。Ｅ
ＸＮＯＲゲート４０も、前記ＥＸＮＯＲゲート３９と同
様に動作する。
【００５１】１ビット・アダー３７，３８は、それぞれ
入力端子Ｄ１〜Ｄｊに加えられた信号中の“１”の数を
自然２進数に変換し、Ｓ０〜Ｓk-1 端子に出力する。し
たがって、１ビット・アダー３７，３８の出力する２進
数は、１クロックで標本化されたＩＦ信号とコードとの
間に完全な正の相関がある場合にすべての桁（ビット）
が“１”となり、完全な負の相関がある場合にはすべて
の桁（ビット）が“０”となる。
入力端子Ｄ１〜Ｄｊに加えられた信号中の“１”の数を
自然２進数に変換し、Ｓ０〜Ｓk-1 端子に出力する。し
たがって、１ビット・アダー３７，３８の出力する２進
数は、１クロックで標本化されたＩＦ信号とコードとの
間に完全な正の相関がある場合にすべての桁（ビット）
が“１”となり、完全な負の相関がある場合にはすべて
の桁（ビット）が“０”となる。
【００５２】１ビット・アダー３７，３８の出力は、そ
れぞれＥＸＮＯＲゲート４１，４２に送られ、ＭＳＢ
（最上位桁Ｓk-1 ）が“０”の場合、ＥＸＮＯＲ演算に
よって下位の桁の“１”と“０”をすべて反転させ、相
関の絶対値を自然２進数で表した形に変換する。
れぞれＥＸＮＯＲゲート４１，４２に送られ、ＭＳＢ
（最上位桁Ｓk-1 ）が“０”の場合、ＥＸＮＯＲ演算に
よって下位の桁の“１”と“０”をすべて反転させ、相
関の絶対値を自然２進数で表した形に変換する。
【００５３】したがって、２乗和演算回路４３の入力端
子ＡｋとＢｋには、９０°位相のずれたクロックＩＣＫ
とＱＣＫでそれぞれ独立に標本化されたＩＦ信号とコー
ドとの相関の絶対値を自然２進数で表した値がそれぞれ
入力されることになる。２乗和演算回路４３は、この自
然２進数からなる２つの入力値の２乗和を計算する。こ
の結果、２乗和演算回路４３からは、コードの互いに直
交したキャリアによるＩＦ信号の標本値との相関を示す
値Ｉ2 ＋Ｑ2 が出力される。
子ＡｋとＢｋには、９０°位相のずれたクロックＩＣＫ
とＱＣＫでそれぞれ独立に標本化されたＩＦ信号とコー
ドとの相関の絶対値を自然２進数で表した値がそれぞれ
入力されることになる。２乗和演算回路４３は、この自
然２進数からなる２つの入力値の２乗和を計算する。こ
の結果、２乗和演算回路４３からは、コードの互いに直
交したキャリアによるＩＦ信号の標本値との相関を示す
値Ｉ2 ＋Ｑ2 が出力される。
【００５４】前記相関値Ｉ2 ＋Ｑ2 は、ＩＦ信号を標本
化する度に更新されるので、コードの１周期分のＩＦ信
号が入力される間に、あるキャリア周波数におけるすべ
てのコード位相についての相関のサーチが終了すること
になる。
化する度に更新されるので、コードの１周期分のＩＦ信
号が入力される間に、あるキャリア周波数におけるすべ
てのコード位相についての相関のサーチが終了すること
になる。
【００５５】前記のようにして２乗和演算回路４３で得
られた相関値Ｉ2 ＋Ｑ2 の値は、比較回路４４に送ら
れ、予め設定されたしきい値と比較される。この比較結
果は、ＩＦ信号の標本化毎に行なわれるので、極めて高
速で変化するものとなり、通常、その比較結果を直接Ｃ
ＰＵ１６に読み込むことはできない。そこで、本発明で
はＲＳフリップフロップ４５を設け、比較結果をこのＲ
Ｓフリップフロップ４５でラッチするようにしている。
られた相関値Ｉ2 ＋Ｑ2 の値は、比較回路４４に送ら
れ、予め設定されたしきい値と比較される。この比較結
果は、ＩＦ信号の標本化毎に行なわれるので、極めて高
速で変化するものとなり、通常、その比較結果を直接Ｃ
ＰＵ１６に読み込むことはできない。そこで、本発明で
はＲＳフリップフロップ４５を設け、比較結果をこのＲ
Ｓフリップフロップ４５でラッチするようにしている。
【００５６】すなわち、前記相関値Ｉ2 ＋Ｑ2 の値が設
定されているしきい値を越えた場合には、比較回路の出
力が“１”となるので、この出力“１”によってＲＳフ
リップフロップ４５を“１”にセットしてラッチする。
そして、このＲＳフリップフロップ４５の出力Ｑ＝
“１”を検出信号ＤＥＴとしてＣＰＵ１６へ転送する。
定されているしきい値を越えた場合には、比較回路の出
力が“１”となるので、この出力“１”によってＲＳフ
リップフロップ４５を“１”にセットしてラッチする。
そして、このＲＳフリップフロップ４５の出力Ｑ＝
“１”を検出信号ＤＥＴとしてＣＰＵ１６へ転送する。
【００５７】ＣＰＵ１６は、あるキャリア周波数におけ
るコード位相のサーチ中に前記検出信号ＤＥＴを受信す
ると、そのキャリア周波数で衛星の信号を捕捉したと判
断し、ＲＳフリップフロップ４５をリセットするととも
に、相関の検出された当該キャリア周波数位置で、従来
の受信機と同様に、Ｉレジスタ１７とＱレジスタ１８を
用いた位相サーチを行なってコードの位相を正確に求
め、以後は信号の同期追跡動作に移る。
るコード位相のサーチ中に前記検出信号ＤＥＴを受信す
ると、そのキャリア周波数で衛星の信号を捕捉したと判
断し、ＲＳフリップフロップ４５をリセットするととも
に、相関の検出された当該キャリア周波数位置で、従来
の受信機と同様に、Ｉレジスタ１７とＱレジスタ１８を
用いた位相サーチを行なってコードの位相を正確に求
め、以後は信号の同期追跡動作に移る。
【００５８】前記信号の捕捉後に、従来と同じ方法でコ
ード位相のサーチをしても、既に信号のキャリア周波数
が判明しているので、コード位相の再サーチにかかる時
間はほとんど問題にならないくらい短い。なお、相関が
しきい値を越えた時のコード位相をカウンタなどで正確
に計測してＣＰＵ１６に与え、直ちに同期追跡動作に移
行できるようにしてもよい。
ード位相のサーチをしても、既に信号のキャリア周波数
が判明しているので、コード位相の再サーチにかかる時
間はほとんど問題にならないくらい短い。なお、相関が
しきい値を越えた時のコード位相をカウンタなどで正確
に計測してＣＰＵ１６に与え、直ちに同期追跡動作に移
行できるようにしてもよい。
【００５９】前記実施例では、相関を監視する信号の長
さをコードの１周期分としている。信号の相関を算出す
る長さをコードの１周期よりも短くすると、コードの自
己相関特性や相互相関特性が悪化して信号の誤検出を生
じるが、誤検出が頻繁に起きない範囲で相関を算出する
長さを短くすることにより、図２中のシフトレジスタな
どの回路規模を縮小することもできる。シフトレジスタ
などの回路規模を縮小するには、前記方法の他に、適当
にチップを間引いたコードに対して相関をとるようにす
る方法も考えられる。
さをコードの１周期分としている。信号の相関を算出す
る長さをコードの１周期よりも短くすると、コードの自
己相関特性や相互相関特性が悪化して信号の誤検出を生
じるが、誤検出が頻繁に起きない範囲で相関を算出する
長さを短くすることにより、図２中のシフトレジスタな
どの回路規模を縮小することもできる。シフトレジスタ
などの回路規模を縮小するには、前記方法の他に、適当
にチップを間引いたコードに対して相関をとるようにす
る方法も考えられる。
【００６０】また、前記実施例の場合、３つのシフトレ
ジスタ３４，３５，３６の段数を等しくしたので、クロ
ックＩＣＫとＱＣＫの周波数はほぼＣ／Ａコードのチッ
プ周波数に等しくなるが、Ｉシフトレジスタ３４とＱシ
フトレジスタ３５の段数は必ずしもコード・シフトレジ
スタ３６と等しくする必要はなく、例えば、コード・シ
フトレジスタ３６の段数よりも多くてもよい。その場合
には、クロックＩＣＫとＱＣＫの周波数はコードのチッ
プ周波数よりも高くなり、相関の算出回路はコードの１
チップに対して複数のＩＦ信号の標本値との相関をとる
ようにする。
ジスタ３４，３５，３６の段数を等しくしたので、クロ
ックＩＣＫとＱＣＫの周波数はほぼＣ／Ａコードのチッ
プ周波数に等しくなるが、Ｉシフトレジスタ３４とＱシ
フトレジスタ３５の段数は必ずしもコード・シフトレジ
スタ３６と等しくする必要はなく、例えば、コード・シ
フトレジスタ３６の段数よりも多くてもよい。その場合
には、クロックＩＣＫとＱＣＫの周波数はコードのチッ
プ周波数よりも高くなり、相関の算出回路はコードの１
チップに対して複数のＩＦ信号の標本値との相関をとる
ようにする。
【００６１】さらに、コード・シフトレジスタ３６は、
相関の算出中はシフトせず、設定さたコードを保持して
いるが、相関の算出中にコードを信号と同方向または逆
方向に循環させ、信号の標本化毎に複数のコード位相に
ついて相関を算出するようにすれば、コード位相のサー
チをさらに高速化することができる。
相関の算出中はシフトせず、設定さたコードを保持して
いるが、相関の算出中にコードを信号と同方向または逆
方向に循環させ、信号の標本化毎に複数のコード位相に
ついて相関を算出するようにすれば、コード位相のサー
チをさらに高速化することができる。
【００６２】本発明の場合、従来の受信機よりも高速で
信号を捕捉することができるので、従来の受信機とは異
なり、電源投入直後の信号捕捉に際しては、ＧＰＳ衛星
として配備されている可能性のあるすべての衛星をサー
チ対象とすることができる。衛星の故障や寿命などによ
り実際に受信できる衛星は変更されるかもしれないが、
ＧＰＳ衛星に割り当てられるＣ／Ａコードは、予備も含
めて予めすべて決められているので、問題を生じること
はない。
信号を捕捉することができるので、従来の受信機とは異
なり、電源投入直後の信号捕捉に際しては、ＧＰＳ衛星
として配備されている可能性のあるすべての衛星をサー
チ対象とすることができる。衛星の故障や寿命などによ
り実際に受信できる衛星は変更されるかもしれないが、
ＧＰＳ衛星に割り当てられるＣ／Ａコードは、予備も含
めて予めすべて決められているので、問題を生じること
はない。
【００６３】なお、コードサーチ回路３３を１系統しか
持たない受信機では、Ｃ／Ａコードを適当な順序で時分
割的に切り換えながらサーチを行なう。コードサーチ回
路３３を複数設けた受信機では、同時に複数のＣ／Ａコ
ードを対象としてサーチすればよい。
持たない受信機では、Ｃ／Ａコードを適当な順序で時分
割的に切り換えながらサーチを行なう。コードサーチ回
路３３を複数設けた受信機では、同時に複数のＣ／Ａコ
ードを対象としてサーチすればよい。
【００６４】コード位相のサーチ範囲は、整合フィルタ
からなるコードサーチ回路３３を採用しているので、自
動的に全コード位相となる。また、キャリア周波数のサ
ーチ範囲は、衛星のドップラー周波数範囲と、受信機の
基準発振器の周波数偏差から見込まれる値とする。
からなるコードサーチ回路３３を採用しているので、自
動的に全コード位相となる。また、キャリア周波数のサ
ーチ範囲は、衛星のドップラー周波数範囲と、受信機の
基準発振器の周波数偏差から見込まれる値とする。
【００６５】サーチ動作開始後に、ある衛星の信号が捕
捉できたとすると、その衛星についてはサーチの対象か
ら外して同期追跡動作を開始する。１衛星を受信した時
点で、受信機の基準発振器の周波数偏差はドップラー周
波数の範囲で確定するので、以後はキャリア周波数のサ
ーチ範囲を狭くし、衛星の捕捉をさらに短時間で行なう
ことができるようになる。
捉できたとすると、その衛星についてはサーチの対象か
ら外して同期追跡動作を開始する。１衛星を受信した時
点で、受信機の基準発振器の周波数偏差はドップラー周
波数の範囲で確定するので、以後はキャリア周波数のサ
ーチ範囲を狭くし、衛星の捕捉をさらに短時間で行なう
ことができるようになる。
【００６６】信号捕捉後に同期追跡を開始した衛星につ
いては、順にエフェメリスを取り込んでいき、４衛星分
のエフェメリスを取り込んだ時点で測位を開始する。時
刻と日付については、１衛星のみを捕捉した時点で、そ
の航法メッセージに含まれる情報により秒単位の精度で
求めることができる。さらに、４衛星による測位が完了
すれば、ＧＰＳ時間に同期した極めて高精度の時刻も得
られる。
いては、順にエフェメリスを取り込んでいき、４衛星分
のエフェメリスを取り込んだ時点で測位を開始する。時
刻と日付については、１衛星のみを捕捉した時点で、そ
の航法メッセージに含まれる情報により秒単位の精度で
求めることができる。さらに、４衛星による測位が完了
すれば、ＧＰＳ時間に同期した極めて高精度の時刻も得
られる。
【００６７】前記のような整合フィルタからなるコード
サーチ回路３３を用いた場合、極めて高速に衛星の捕捉
が行なえるので、電源投入後、最初に衛星を捕捉する際
に、従来の受信機のように前もって軌道計算をする必要
がなくなり、前回の受信時に収集したアルマナックや受
信機の位置および現在時刻を電源の遮断中も保持する必
要がなくなる。もちろん、受信中に取り込んだアルマナ
ックに含まれる情報は、従来通り使用することができ
る。
サーチ回路３３を用いた場合、極めて高速に衛星の捕捉
が行なえるので、電源投入後、最初に衛星を捕捉する際
に、従来の受信機のように前もって軌道計算をする必要
がなくなり、前回の受信時に収集したアルマナックや受
信機の位置および現在時刻を電源の遮断中も保持する必
要がなくなる。もちろん、受信中に取り込んだアルマナ
ックに含まれる情報は、従来通り使用することができ
る。
【００６８】また、前回の受信時に収集したアルマナッ
クや受信機の位置および受信機の動作状態に関するその
他の情報を従来と同様に電源の遮断中も保持し、電源の
投入後、保持されている情報を利用するようにしてもか
まわない。この場合も、電源投入後、最初に衛星を捕捉
するための軌道計算は行なわないので、時刻を維持する
ための時計回路は不要となる。
クや受信機の位置および受信機の動作状態に関するその
他の情報を従来と同様に電源の遮断中も保持し、電源の
投入後、保持されている情報を利用するようにしてもか
まわない。この場合も、電源投入後、最初に衛星を捕捉
するための軌道計算は行なわないので、時刻を維持する
ための時計回路は不要となる。
【００６９】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の信号捕捉方法によるときは、受信機の電源が投
入されてＧＰＳ衛星の捕捉が開始された時に、少なくと
も１個の衛星の信号を捕捉するまでは、配備されている
可能性のあるすべてのＧＰＳ衛星を対象として、整合フ
ィルタを用いて捕捉動作を行なうようにしたので、現在
時刻を維持するための時計回路を不要とするとともに、
メモリバックアップ用の電池も不要とすることができ、
受信機の低コスト化を図ることができる。
本発明の信号捕捉方法によるときは、受信機の電源が投
入されてＧＰＳ衛星の捕捉が開始された時に、少なくと
も１個の衛星の信号を捕捉するまでは、配備されている
可能性のあるすべてのＧＰＳ衛星を対象として、整合フ
ィルタを用いて捕捉動作を行なうようにしたので、現在
時刻を維持するための時計回路を不要とするとともに、
メモリバックアップ用の電池も不要とすることができ、
受信機の低コスト化を図ることができる。
【００７０】また、すべての衛星を捕捉対象とするの
で、電源投入後の受信機の動作が常に一定になるととも
に、整合フィルタを用いてサーチするので、電源投入か
ら最初の衛星の信号捕捉までの時間を短縮することがで
き、受信機の信頼性と性能を向上することができる。
で、電源投入後の受信機の動作が常に一定になるととも
に、整合フィルタを用いてサーチするので、電源投入か
ら最初の衛星の信号捕捉までの時間を短縮することがで
き、受信機の信頼性と性能を向上することができる。
【図１】本発明方法を適用して構成したＧＰＳ受信機の
信号処理回路の１実施例を示す回路図である。
信号処理回路の１実施例を示す回路図である。
【図２】実施例中のコードサーチ回路の具体例を示す回
路図である。
路図である。
【図３】従来のＧＰＳ受信機のＲＦ回路を示すブロック
図である。
図である。
【図４】従来のＧＰＳ受信機の信号処理回路を示す回路
図である。
図である。
１１ ＥＸＯＲ回路 １２ コード発生回路 １３ Ｉカウンタ １４ Ｑカウンタ １５ キャリア発生回路 １６ ＣＰＵ １７ Ｉレジスタ １８ Ｑレジスタ １９ カウンタ制御回路 ２０〜２２ ＥＸＯＲ回路 ２３ Ｅカウンタ ２４ Ｌカウンタ ２５ Ｅレジスタ ２６ Ｌレジスタ ２７ クロック発生回路 ２８ ＲＯＭ ２９ ＲＡＭ ３３ コードサーチ回路（整合フィルタ） ３４ Ｉシフトレジスタ ３５ Ｑシフトレジスタ ３６ コード・シフトレジスタ ３７，３８ １ビット・アダー ３９〜４２ ＥＸＮＯＲゲート ４３ ２乗和演算回路 ４４ 比較回路 ４５ ＲＳフリップフロップ
Claims (1)
- 【請求項１】 受信機の電源が投入されてＧＰＳ衛星の
捕捉が開始された時に、少なくとも１個の衛星の信号を
捕捉するまでは、配備されている可能性のあるすべての
ＧＰＳ衛星を対象として、整合フィルタを用いて捕捉動
作を行なうことを特徴とするＧＰＳ受信機の信号捕捉方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4208769A JPH0659013A (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | Ｇｐｓ受信機の信号捕捉方法 |
| US08/102,045 US5373531A (en) | 1992-08-05 | 1993-08-04 | Signal acquisition and reception method for a global positioning system signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4208769A JPH0659013A (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | Ｇｐｓ受信機の信号捕捉方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0659013A true JPH0659013A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16561790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4208769A Pending JPH0659013A (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | Ｇｐｓ受信機の信号捕捉方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5373531A (ja) |
| JP (1) | JPH0659013A (ja) |
Cited By (5)
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| KR100421804B1 (ko) * | 2001-08-13 | 2004-03-12 | 지규인 | 비동기 네트워크망에서의 ｇｐｓ 중간주파수 신호를이용한 순간 항법해 처리장치 및 그 방법 |
| KR100576959B1 (ko) * | 1998-04-14 | 2006-05-23 | 스냅트랙, 인코포레이티드 | 고속 포착, 고감도 ｇｐｓ 수신기 |
| WO2007119645A1 (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Gnss Technologies Inc. | 位置情報提供システム、位置情報提供装置および送信機 |
| JP2007327952A (ja) * | 1999-03-30 | 2007-12-20 | Sirf Technology Inc | コヒーレント積分を用いた信号検出器 |
| JP2008197084A (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | O2 Micro Inc | Ｇｐｓ受信器 |
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| US6512481B1 (en) | 1996-10-10 | 2003-01-28 | Teratech Corporation | Communication system using geographic position data |
| US5893044A (en) * | 1997-01-21 | 1999-04-06 | Motorola Inc. | Real time clock apparatus for fast acquisition or GPS signals |
| US6014080A (en) * | 1998-10-28 | 2000-01-11 | Pro Tech Monitoring, Inc. | Body worn active and passive tracking device |
| US6058338A (en) * | 1999-02-12 | 2000-05-02 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for efficient GPS assistance in a communication system |
| EP1109033A4 (en) * | 1999-06-16 | 2006-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | GPS RECEIVER, POSITION STARTING SYSTEM AND POSITION DETERMINATION |
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| FI19992653A (fi) * | 1999-12-09 | 2001-06-10 | Nokia Mobile Phones Ltd | Menetelmä vastaanottimen tahdistamiseksi ja vastaanotin |
| FI111109B (fi) * | 1999-12-09 | 2003-05-30 | Nokia Corp | Menetelmä vastaanottimen tahdistamiseksi, paikannusjärjestelmä, vastaanotin ja elektroniikkalaite |
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| US6392593B1 (en) | 2000-05-08 | 2002-05-21 | Garmin Corporation | Time division satellite acquisition |
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| US7925278B2 (en) * | 2006-06-27 | 2011-04-12 | Motorola Mobility, Inc. | Method and system for locating a wireless device in a wireless communication network |
| DE102008005981B4 (de) * | 2008-01-24 | 2010-07-15 | Atmel Automotive Gmbh | Empfänger, Verfahren zum Empfang und Verwendung eines In-Phase-Signals und eines Quadraturphase-Signals |
| TW201009376A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-01 | Askey Computer Corp | Electronic device having GNSS receiver and activating and positioning method thereof |
| CN112505731B (zh) * | 2020-11-25 | 2022-05-06 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 卫星导航信号宽范围码相位快速牵引方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0738023B2 (ja) * | 1990-02-13 | 1995-04-26 | パイオニア株式会社 | Ｇｐｓ受信機の衛星電波捕捉方法 |
| US5134407A (en) * | 1991-04-10 | 1992-07-28 | Ashtech Telesis, Inc. | Global positioning system receiver digital processing technique |
| US5202694A (en) * | 1991-09-10 | 1993-04-13 | Trimble Navigation | P-code generation |
-
1992
- 1992-08-05 JP JP4208769A patent/JPH0659013A/ja active Pending
-
1993
- 1993-08-04 US US08/102,045 patent/US5373531A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5373531A (en) | 1994-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010904 |