JPH08313612A - Gps受信装置 - Google Patents
Gps受信装置Info
- Publication number
- JPH08313612A JPH08313612A JP15648596A JP15648596A JPH08313612A JP H08313612 A JPH08313612 A JP H08313612A JP 15648596 A JP15648596 A JP 15648596A JP 15648596 A JP15648596 A JP 15648596A JP H08313612 A JPH08313612 A JP H08313612A
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- user
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ユーザの現在位置が誤って検出され、利用さ
れるのを防止できるようにする。 【解決手段】 受信処理回路5−1乃至5−4におい
て、4つの衛星からの軌道データ、時刻データ等を受信
し、CPU11において、これらのデータを演算し、ユ
ーザの現在位置の緯度、経度、および高度を演算する。
このうち、高度が予め設定された所定の閾値の範囲内に
ないとき、表示部12にその旨を表示させる。
れるのを防止できるようにする。 【解決手段】 受信処理回路5−1乃至5−4におい
て、4つの衛星からの軌道データ、時刻データ等を受信
し、CPU11において、これらのデータを演算し、ユ
ーザの現在位置の緯度、経度、および高度を演算する。
このうち、高度が予め設定された所定の閾値の範囲内に
ないとき、表示部12にその旨を表示させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、GPS受信装置に
関し、特に、人工衛星からの航法メッセージ(衛星の時
刻や軌道等のデータ)を受信して、ユーザの現在位置を
得るGPS受信装置に関する。
関し、特に、人工衛星からの航法メッセージ(衛星の時
刻や軌道等のデータ)を受信して、ユーザの現在位置を
得るGPS受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】地球を周回する複数個の人工衛星からの
航法メッセージを利用して、ユーザの位置を得るGPS
(Global Positioning System)と呼ばれる測位システ
ムがある。このシステムにおいては、各衛星から、疑似
ランダムノイズ(チップ速度1.023MHz)で航法
メッセージをスペクトラム拡散するとともに、そのスペ
クトラム拡散信号で搬送波(1575.42MHz,1
227.6MHz)をPSK変調した信号が送信され
る。
航法メッセージを利用して、ユーザの位置を得るGPS
(Global Positioning System)と呼ばれる測位システ
ムがある。このシステムにおいては、各衛星から、疑似
ランダムノイズ(チップ速度1.023MHz)で航法
メッセージをスペクトラム拡散するとともに、そのスペ
クトラム拡散信号で搬送波(1575.42MHz,1
227.6MHz)をPSK変調した信号が送信され
る。
【0003】また、衛星ごとに異なる符号パターンの疑
似ランダムノイズが使用されているため、受信側におい
て、符号パターンの疑似ランダムノイズを選択的に使用
することで、各衛星からの航法メッセージを分離して受
信することができる。
似ランダムノイズが使用されているため、受信側におい
て、符号パターンの疑似ランダムノイズを選択的に使用
することで、各衛星からの航法メッセージを分離して受
信することができる。
【0004】次に、4個の衛星からの航法メッセージを
利用して、ユーザの現在位置(xu,yu,zu)を求
める方法を説明する。
利用して、ユーザの現在位置(xu,yu,zu)を求
める方法を説明する。
【0005】周知のように、各衛星からの航法メッセー
ジには、衛星の時刻や軌道等のデータが含まれている。
各衛星は、GPS時(原子時計が刻む正確な時刻)を保
持しており、1980年1月6日0時UTC時を、同年
同月同日0時GPS時としてスタートさせている。ここ
で、UTCは協定世界時である。
ジには、衛星の時刻や軌道等のデータが含まれている。
各衛星は、GPS時(原子時計が刻む正確な時刻)を保
持しており、1980年1月6日0時UTC時を、同年
同月同日0時GPS時としてスタートさせている。ここ
で、UTCは協定世界時である。
【0006】いま、図3に示すように、受信した4つの
衛星からの航法メッセージの時刻データによる時間軸
を、それぞれSV1乃至SV4とするとともに、ユーザ
の時刻データによる時間軸をSVuとする。時間軸SV
u上で時刻tuであるとき、時間軸SV1乃至SV4上
で時刻t1乃至t4であれば、ユーザの現在位置(x
u,yu,zu)から各衛星の現在位置(xi,yi,
zi)までの距離ri(iは各衛星に対応する1乃至4
の添字)は、それぞれ次式に示すようになる。尚、Cは
光速である。
衛星からの航法メッセージの時刻データによる時間軸
を、それぞれSV1乃至SV4とするとともに、ユーザ
の時刻データによる時間軸をSVuとする。時間軸SV
u上で時刻tuであるとき、時間軸SV1乃至SV4上
で時刻t1乃至t4であれば、ユーザの現在位置(x
u,yu,zu)から各衛星の現在位置(xi,yi,
zi)までの距離ri(iは各衛星に対応する1乃至4
の添字)は、それぞれ次式に示すようになる。尚、Cは
光速である。
【0007】(1)式より、次に示すように4つの式が
得られる。これらの式における各衛星の現在位置(x
i,yi,zi)(i=1乃至4)は、各衛星からの航
法メッセージの軌道データに基づいて算出されるもので
ある。 [(x1−xu)2+(y1−yu)2+(z1−zu)2]1/2 =C(tu−t1) [(x2−xu)2+(y2−yu)2+(z2−zu)2]1/2 =C(tu−t2) [(x3−xu)2+(y3−yu)2+(z3−zu)2]1/2 =C(tu−t3) [(x4−xu)2+(y4−yu)2+(z4−zu)2]1/2 =C(tu−t4) ・・・(2)
得られる。これらの式における各衛星の現在位置(x
i,yi,zi)(i=1乃至4)は、各衛星からの航
法メッセージの軌道データに基づいて算出されるもので
ある。 [(x1−xu)2+(y1−yu)2+(z1−zu)2]1/2 =C(tu−t1) [(x2−xu)2+(y2−yu)2+(z2−zu)2]1/2 =C(tu−t2) [(x3−xu)2+(y3−yu)2+(z3−zu)2]1/2 =C(tu−t3) [(x4−xu)2+(y4−yu)2+(z4−zu)2]1/2 =C(tu−t4) ・・・(2)
【0008】(2)式の4つの式による連立一次方程式
を解くことで、xu,yu,zuを算出することができ
る。この場合、tuを未知数として計算により求めるこ
とができるため、ユーザの受信機に高価な原子時計を備
える必要がなくなる。
を解くことで、xu,yu,zuを算出することができ
る。この場合、tuを未知数として計算により求めるこ
とができるため、ユーザの受信機に高価な原子時計を備
える必要がなくなる。
【0009】次に、図4および図5を参照して、航法メ
ッセージのフォーマットについて説明する。航法メッセ
ージは、その伝送ビットレートが50bps、メインフ
レームの全ビット数が1500ビットとされている。そ
のため、1メインフレーム送るのに30秒かかる。各メ
インフレームは、6秒、300ビットずつの5つのサブ
フレームに分割されている。
ッセージのフォーマットについて説明する。航法メッセ
ージは、その伝送ビットレートが50bps、メインフ
レームの全ビット数が1500ビットとされている。そ
のため、1メインフレーム送るのに30秒かかる。各メ
インフレームは、6秒、300ビットずつの5つのサブ
フレームに分割されている。
【0010】各サブフレームの先頭に8ビットのプリア
ンブル(同期信号)が配置され、その後に17ビットの
TOWC(Time of Week Count)が配置されている。T
OWCは、週(Week)の最初よりサブフレームの数をカ
ウントした値である。また、メインフレームを構成する
5個のサブフレームのうち、最初のサブフレーム1のT
OWCの後には、10ビットのWN(Week Number)が
配置されている。図4(A)は、1980年1月6日0
時から始まる第1週のメインフレームを示している。同
図(B)は、第n週の最初から4つのメインフレームを
示している。
ンブル(同期信号)が配置され、その後に17ビットの
TOWC(Time of Week Count)が配置されている。T
OWCは、週(Week)の最初よりサブフレームの数をカ
ウントした値である。また、メインフレームを構成する
5個のサブフレームのうち、最初のサブフレーム1のT
OWCの後には、10ビットのWN(Week Number)が
配置されている。図4(A)は、1980年1月6日0
時から始まる第1週のメインフレームを示している。同
図(B)は、第n週の最初から4つのメインフレームを
示している。
【0011】各サブフレームは、原則として、図4
(B)に示すように、10個のワードから構成され、各
ワードは、600msec、30ビットからなってい
る。10個のワードのうち、最初のワード1の先頭の8
ビットはプリアンブルとされ、次のワード2の先頭の1
7ビットはTOWCとされている。各ワードの最後に
は、6ビットの誤り訂正用のパリティが配置されてい
る。各ワードのパリティは、そのワードの24ビット、
およびその前のワードの最後の2ビットの合計26ビッ
トに対して付加されている。
(B)に示すように、10個のワードから構成され、各
ワードは、600msec、30ビットからなってい
る。10個のワードのうち、最初のワード1の先頭の8
ビットはプリアンブルとされ、次のワード2の先頭の1
7ビットはTOWCとされている。各ワードの最後に
は、6ビットの誤り訂正用のパリティが配置されてい
る。各ワードのパリティは、そのワードの24ビット、
およびその前のワードの最後の2ビットの合計26ビッ
トに対して付加されている。
【0012】また、航法メッセージは、そのビットレー
トが50bpsであるため、図5に示すように、ビット
周期は20msec(=1/50)となる。このような
航法メッセージが、上述したように、チップ速度が1.
023MHzの疑似ランダムノイズ(図5参照)でスペ
クトラム拡散される。この疑似ランダムノイズのコード
長(繰返し周期)は1msecであり、その20周期分
が航法メッセージの1ビットに正確に対応している。
尚、1チップ周期は、略1μsecとなる。
トが50bpsであるため、図5に示すように、ビット
周期は20msec(=1/50)となる。このような
航法メッセージが、上述したように、チップ速度が1.
023MHzの疑似ランダムノイズ(図5参照)でスペ
クトラム拡散される。この疑似ランダムノイズのコード
長(繰返し周期)は1msecであり、その20周期分
が航法メッセージの1ビットに正確に対応している。
尚、1チップ周期は、略1μsecとなる。
【0013】以上のような各衛星からの航法メッセージ
を受信するGPS受信装置では、時間軸SV1乃至SV
4の時刻t1乃至t4は、(3)式により算出される。 ti=1980,1,6 +WNi×7×4×3600×1sec +TOWi×6×1sec +WORDi×600msec +BITi×20msec +SEQi×1msec +CHIPi×1μsec・・・(3) (i=1乃至4)
を受信するGPS受信装置では、時間軸SV1乃至SV
4の時刻t1乃至t4は、(3)式により算出される。 ti=1980,1,6 +WNi×7×4×3600×1sec +TOWi×6×1sec +WORDi×600msec +BITi×20msec +SEQi×1msec +CHIPi×1μsec・・・(3) (i=1乃至4)
【0014】ここで、WNiとしては、いま受信された
航法メッセージより前の週に検出されたWNが使用され
る。TOWiとしては、いま受信された航法メッセージ
より前のサブフレームで検出されたTOWCが使用され
るが、週の最初のサブフレームでは0が使用される。W
ORDiとしては、ワードのカウント値が使用され、こ
のカウント値はサブフレームの最初で0にリセットされ
る。BITiとしては、ビットのカウント値が使用さ
れ、このカウント値はワードの最初で0にリセットされ
る。SEQiとしては、逆拡散に使用される疑似ランダ
ムノイズの繰返し周期のカウント値が使用され、このカ
ウント値はビットの最初で0にリセットされる。CHI
Piとしては、チップのカウント値が使用され、このカ
ウント値は疑似ランダムノイズの繰返し周期の最初で0
にリセットされる。
航法メッセージより前の週に検出されたWNが使用され
る。TOWiとしては、いま受信された航法メッセージ
より前のサブフレームで検出されたTOWCが使用され
るが、週の最初のサブフレームでは0が使用される。W
ORDiとしては、ワードのカウント値が使用され、こ
のカウント値はサブフレームの最初で0にリセットされ
る。BITiとしては、ビットのカウント値が使用さ
れ、このカウント値はワードの最初で0にリセットされ
る。SEQiとしては、逆拡散に使用される疑似ランダ
ムノイズの繰返し周期のカウント値が使用され、このカ
ウント値はビットの最初で0にリセットされる。CHI
Piとしては、チップのカウント値が使用され、このカ
ウント値は疑似ランダムノイズの繰返し周期の最初で0
にリセットされる。
【0015】同期処理は、以下のようにして行われる。
【0016】まず、衛星からの信号にスペクトラム逆拡
散やPSK復調等の処理を施して得られるビットストリ
ームに基づいて、同期状態になったことを検出する。同
期がはずれた状態から同期状態とするために、衛星から
の信号にスペクトラム逆拡散の処理で乗算される疑似ラ
ンダムノイズの位相が調整される。同期状態となってか
ら、実際に同期状態になったことが検出されるまでの時
間は、ビット周期が20msecであることから、略2
0msec程度かかる。
散やPSK復調等の処理を施して得られるビットストリ
ームに基づいて、同期状態になったことを検出する。同
期がはずれた状態から同期状態とするために、衛星から
の信号にスペクトラム逆拡散の処理で乗算される疑似ラ
ンダムノイズの位相が調整される。同期状態となってか
ら、実際に同期状態になったことが検出されるまでの時
間は、ビット周期が20msecであることから、略2
0msec程度かかる。
【0017】同期状態になったことが検出されると、疑
似ランダムノイズのチップのカウント値よりCHIPi
が決定され、また、ビットエッジを基準とする疑似ラン
ダムノイズの繰返し周期のカウント値よりSEQiが決
定される。
似ランダムノイズのチップのカウント値よりCHIPi
が決定され、また、ビットエッジを基準とする疑似ラン
ダムノイズの繰返し周期のカウント値よりSEQiが決
定される。
【0018】次に、航法メッセージ(ビットストリー
ム)よりプリアンブルの検出が行われる。プリアンブル
は、各サブフレームの先頭に8ビットをもって配置され
ている。プリアンブルが検出されると、WORDiおよ
びBITiが決定される。
ム)よりプリアンブルの検出が行われる。プリアンブル
は、各サブフレームの先頭に8ビットをもって配置され
ている。プリアンブルが検出されると、WORDiおよ
びBITiが決定される。
【0019】同期状態になったことが検出されてからプ
リアンブルが検出されるまでの時間は、サブフレーム周
期が6秒であることから、最大6秒かかる。
リアンブルが検出されるまでの時間は、サブフレーム周
期が6秒であることから、最大6秒かかる。
【0020】次に、航法メッセージよりTOWCの検出
が行われ、TOWiが決定される。プリアンブルがワー
ド1の先頭に配置されているのに対して、TOWCはワ
ード2の先頭に配置され、ワード周期が600msec
であるので、プリアンブルが検出されてからTOWCが
検出されるまでの時間は、略600msec程度とな
る。
が行われ、TOWiが決定される。プリアンブルがワー
ド1の先頭に配置されているのに対して、TOWCはワ
ード2の先頭に配置され、ワード周期が600msec
であるので、プリアンブルが検出されてからTOWCが
検出されるまでの時間は、略600msec程度とな
る。
【0021】次に、航法メッセージよりWNの検出が行
われる。WNは5サブフレーム毎に配置されるので、T
OWCが検出されてからWNを検出するまでの時間は、
最悪略30秒程度かかる。しかし、WNは1週間不変で
あり、その週内であれば、WNiの決定にWNの検出は
不要である。
われる。WNは5サブフレーム毎に配置されるので、T
OWCが検出されてからWNを検出するまでの時間は、
最悪略30秒程度かかる。しかし、WNは1週間不変で
あり、その週内であれば、WNiの決定にWNの検出は
不要である。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】従来、このように上記
した(2)式より、衛星の位置を演算により求めるよう
にしていた。しかしながら、例えばノイズなどにより誤
った位置が求められたとしても、それを確認することが
できず、結果的にユーザの現在位置も誤って算出されて
しまう課題があった。
した(2)式より、衛星の位置を演算により求めるよう
にしていた。しかしながら、例えばノイズなどにより誤
った位置が求められたとしても、それを確認することが
できず、結果的にユーザの現在位置も誤って算出されて
しまう課題があった。
【0023】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、ユーザの現在位置が誤って演算され、利用
されるのを防止することができるようにするものであ
る。
ものであり、ユーザの現在位置が誤って演算され、利用
されるのを防止することができるようにするものであ
る。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明のGPS受信装置
は、複数の衛星から軌道情報と時刻情報を受信する受信
手段と、軌道情報と時刻情報からユーザの少なくとも高
度を含む位置を演算する演算手段と、演算により求めた
ユーザの高度を所定の閾値と比較し、比較結果に対応し
て、演算したユーザの位置の確度を判定する比較手段と
を備えることを特徴とする。
は、複数の衛星から軌道情報と時刻情報を受信する受信
手段と、軌道情報と時刻情報からユーザの少なくとも高
度を含む位置を演算する演算手段と、演算により求めた
ユーザの高度を所定の閾値と比較し、比較結果に対応し
て、演算したユーザの位置の確度を判定する比較手段と
を備えることを特徴とする。
【0025】この高度が閾値の範囲内にないとき、それ
を表示したり、あるいは高度が閾値の範囲内にあると
き、それを表示するようにすることができる。また、高
度が閾値の範囲内にないとき、演算により求めた位置情
報の利用を禁止するようにすることができる。さらに、
高度が閾値の範囲内にないとき、演算を再度実行するよ
うにすることも可能である。
を表示したり、あるいは高度が閾値の範囲内にあると
き、それを表示するようにすることができる。また、高
度が閾値の範囲内にないとき、演算により求めた位置情
報の利用を禁止するようにすることができる。さらに、
高度が閾値の範囲内にないとき、演算を再度実行するよ
うにすることも可能である。
【0026】上記構成のGPS受信装置においては、複
数の衛星から受信した軌道情報と時刻情報をもとにし
て、ユーザの位置が演算される。演算により求めた位置
のうち、高度を所定の閾値と比較し、その比較結果に対
応して位置の確度を判定する。従って、位置の確度が低
いとき、その位置情報を利用しないようにするなどし
て、より正確なユーザの現在位置を求めることが可能と
なる。
数の衛星から受信した軌道情報と時刻情報をもとにし
て、ユーザの位置が演算される。演算により求めた位置
のうち、高度を所定の閾値と比較し、その比較結果に対
応して位置の確度を判定する。従って、位置の確度が低
いとき、その位置情報を利用しないようにするなどし
て、より正確なユーザの現在位置を求めることが可能と
なる。
【0027】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のGPS受信装置
の一実施例を示し、本例は4個の衛星からの航法メッセ
ージ(航法データ)を受信し、これを利用してユーザの
現在位置を求めるものであり、4チャンネルの受信系を
有している。同図において、アンテナ1で捕らえられる
各衛星からの信号は、RFアンプ2で増幅された後、混
合器3で局部発振器4からの局部発振信号と混合され
て、中間周波信号に変換される。
の一実施例を示し、本例は4個の衛星からの航法メッセ
ージ(航法データ)を受信し、これを利用してユーザの
現在位置を求めるものであり、4チャンネルの受信系を
有している。同図において、アンテナ1で捕らえられる
各衛星からの信号は、RFアンプ2で増幅された後、混
合器3で局部発振器4からの局部発振信号と混合され
て、中間周波信号に変換される。
【0028】混合器3より出力される中間周波信号は、
チャンネル1乃至4の受信処理回路5−1乃至5−4
(受信手段)に供給される。受信処理回路5−1乃至5
−4では、それぞれ第1乃至第4の衛星からの航法メッ
セージを得るため、スペクトラム逆拡散およびPSK復
調等の処理が行われる。受信処理回路5−1乃至5−4
では、それぞれ第1乃至第4の衛星で使用される符号パ
ターンの疑似ランダムノイズが使用され、第1乃至第4
の衛星からの航法メッセージが分離して得られる。
チャンネル1乃至4の受信処理回路5−1乃至5−4
(受信手段)に供給される。受信処理回路5−1乃至5
−4では、それぞれ第1乃至第4の衛星からの航法メッ
セージを得るため、スペクトラム逆拡散およびPSK復
調等の処理が行われる。受信処理回路5−1乃至5−4
では、それぞれ第1乃至第4の衛星で使用される符号パ
ターンの疑似ランダムノイズが使用され、第1乃至第4
の衛星からの航法メッセージが分離して得られる。
【0029】受信処理回路5−1の構成を説明する。混
合器3より出力される中間周波信号は、逆拡散回路6に
供給され、疑似ランダムノイズ発生器(PRN発生器)
7からの疑似ランダムノイズを使用してスペクトラム逆
拡散される。逆拡散回路6の出力信号は、データ復調器
8に供給されてPSK復調され、復調データ(第1の衛
星からの航法メッセージDT1)としてCPU11に供
給される。CPU11は、航法メッセージDT1のビッ
トストリームに基づいてチャンネル1の同期状態を判断
する。そして、同期がはずれようとするとき、疑似ラン
ダムノイズコントローラ(PRNコントローラ)9を介
してPRN発生器7を制御し、疑似ランダムノイズの位
相を調整し、同期状態を維持するようにする。
合器3より出力される中間周波信号は、逆拡散回路6に
供給され、疑似ランダムノイズ発生器(PRN発生器)
7からの疑似ランダムノイズを使用してスペクトラム逆
拡散される。逆拡散回路6の出力信号は、データ復調器
8に供給されてPSK復調され、復調データ(第1の衛
星からの航法メッセージDT1)としてCPU11に供
給される。CPU11は、航法メッセージDT1のビッ
トストリームに基づいてチャンネル1の同期状態を判断
する。そして、同期がはずれようとするとき、疑似ラン
ダムノイズコントローラ(PRNコントローラ)9を介
してPRN発生器7を制御し、疑似ランダムノイズの位
相を調整し、同期状態を維持するようにする。
【0030】また、PRNコントローラ9より疑似ラン
ダムノイズのチップ速度に同期した1.023MHzの
クロックCKが出力され、このクロックCKはレンジカ
ウンタ10にカウントクロックとして供給される。
ダムノイズのチップ速度に同期した1.023MHzの
クロックCKが出力され、このクロックCKはレンジカ
ウンタ10にカウントクロックとして供給される。
【0031】PRN発生器7からは疑似ランダムノイズ
の繰返し周期(1msec)に同期した信号(エポック
EP1)が出力され、このエポックEP1はCPU11
に供給されるとともに、レンジカウンタ10にリセット
信号として供給される。レンジカウンタ10におけるク
ロックのカウント値は、疑似ランダムノイズのチップの
カウント値としてCPU11に供給される。CPU11
では、内蔵するカウンタにより、PRN発生器7からの
エポックEP1がデータDT1のビットエッジを基準に
カウントされる(疑似ランダム信号繰返し周期がカウン
トされる)。また表示部12には、CPU11の制御の
下に、所定のメッセージが表示される。
の繰返し周期(1msec)に同期した信号(エポック
EP1)が出力され、このエポックEP1はCPU11
に供給されるとともに、レンジカウンタ10にリセット
信号として供給される。レンジカウンタ10におけるク
ロックのカウント値は、疑似ランダムノイズのチップの
カウント値としてCPU11に供給される。CPU11
では、内蔵するカウンタにより、PRN発生器7からの
エポックEP1がデータDT1のビットエッジを基準に
カウントされる(疑似ランダム信号繰返し周期がカウン
トされる)。また表示部12には、CPU11の制御の
下に、所定のメッセージが表示される。
【0032】尚、詳細説明は省略するが、チャンネル2
乃至4の受信処理回路5−2乃至5−4も、チャンネル
1の受信処理回路5−1と同様に構成されている。それ
ぞれの受信処理回路5−2乃至5−4より、データDT
2乃至DT4、エポックEP2乃至EP4がCPU11
に供給される。
乃至4の受信処理回路5−2乃至5−4も、チャンネル
1の受信処理回路5−1と同様に構成されている。それ
ぞれの受信処理回路5−2乃至5−4より、データDT
2乃至DT4、エポックEP2乃至EP4がCPU11
に供給される。
【0033】次に、図1の実施例の動作について、図2
のフローチャートを参照して説明する。アンテナ1によ
り受信された信号は、RFアンプ2を介して混合器3に
入力され、局部発振器4が出力する信号と乗算されて、
中間周波信号とされる。受信処理回路5−1乃至5−4
は、この中間周波信号の入力を受け、DT1,EP1乃
至DT4,EP4をCPU11に出力する。CPU11
は、最初にステップS1において、入力されるDT1乃
至DT4から各衛星の時刻t1乃至t4を検出する。こ
の検出時におけるCPU11の時刻は、tuである。
のフローチャートを参照して説明する。アンテナ1によ
り受信された信号は、RFアンプ2を介して混合器3に
入力され、局部発振器4が出力する信号と乗算されて、
中間周波信号とされる。受信処理回路5−1乃至5−4
は、この中間周波信号の入力を受け、DT1,EP1乃
至DT4,EP4をCPU11に出力する。CPU11
は、最初にステップS1において、入力されるDT1乃
至DT4から各衛星の時刻t1乃至t4を検出する。こ
の検出時におけるCPU11の時刻は、tuである。
【0034】次にステップS2に進み、DT1乃至DT
4より、各衛星の時刻t1乃至t4における位置(x1
(t1),y1(t1),z1(t1)),(x2(t
2),y2(t2),z2(t2)),(x3(t
3),y3(t3),z3(t3)),(x4(t
4),y4(t4),z4(t4))を演算する。
4より、各衛星の時刻t1乃至t4における位置(x1
(t1),y1(t1),z1(t1)),(x2(t
2),y2(t2),z2(t2)),(x3(t
3),y3(t3),z3(t3)),(x4(t
4),y4(t4),z4(t4))を演算する。
【0035】次にステップS3に進み、この受信機の現
在位置の初期値を(xK,yK,zK,rK)とする。この
初期値としては、例えば前回の計算結果を用いることが
可能である。
在位置の初期値を(xK,yK,zK,rK)とする。この
初期値としては、例えば前回の計算結果を用いることが
可能である。
【0036】次にステップS4に進み、ステップS2に
おいて求めた各衛星の位置(x1(t1),y1(t
1),z1(t1)),(x2(t2),y2(t
2),z2(t2)),(x3(t3),y3(t
3),z3(t3)),(x4(t4),y4(t
4),z4(t4))と、ステップS3において設定し
た初期値(xK,yK,zK,rK)を、次の繰返し計算式
(4)に代入し、誤差(Δx,Δy,Δz,Δr)を求
める。
おいて求めた各衛星の位置(x1(t1),y1(t
1),z1(t1)),(x2(t2),y2(t
2),z2(t2)),(x3(t3),y3(t
3),z3(t3)),(x4(t4),y4(t
4),z4(t4))と、ステップS3において設定し
た初期値(xK,yK,zK,rK)を、次の繰返し計算式
(4)に代入し、誤差(Δx,Δy,Δz,Δr)を求
める。
【0037】
【数1】
【0038】この(4)式は、上記した測位方程式
(2)の展開による一次近似式よりニュートンラプソン
法により導かれる。
(2)の展開による一次近似式よりニュートンラプソン
法により導かれる。
【0039】次にステップS5に進み、ステップS4で
求めた誤差(Δx,Δy,Δz,Δr)の二乗平均を求
め、それが予め設定されている基準値Eより小さいか否
かを判定する。即ち、次式を判定する。 (Δx2+Δy2+Δz2+Δr2)1/2<E ・・・(5)
求めた誤差(Δx,Δy,Δz,Δr)の二乗平均を求
め、それが予め設定されている基準値Eより小さいか否
かを判定する。即ち、次式を判定する。 (Δx2+Δy2+Δz2+Δr2)1/2<E ・・・(5)
【0040】平均二乗誤差が基準値Eと等しいか、それ
より大きいと判定された場合においては、ステップS5
からステップS6に進み、この誤差を受信機の現在位置
に加算した値が新たな受信機の現在位置(xu(=
xK),yu(=yK),zu(=zK),ru(=
rK))とされる(初期値が更新される)。即ち、次式
が演算される。
より大きいと判定された場合においては、ステップS5
からステップS6に進み、この誤差を受信機の現在位置
に加算した値が新たな受信機の現在位置(xu(=
xK),yu(=yK),zu(=zK),ru(=
rK))とされる(初期値が更新される)。即ち、次式
が演算される。
【0041】このようにして受信機の現在位置が更新さ
れると、ステップS4に戻り、この更新された位置によ
る演算が再び実行される。
れると、ステップS4に戻り、この更新された位置によ
る演算が再び実行される。
【0042】このようなステップS4乃至S6の処理が
繰返し実行され、平均二乗誤差が基準値Eより小さくな
ったと判定されたとき(誤差が充分小さい値に収束した
とき)、ステップS5からステップS7(演算手段)に
進み、ステップS4乃至S6の処理で求められた現在位
置(xK,yK,zK)を、緯度、経度および高度に変換
する変換式に代入し、緯度λ、経度ψ、および高度hを
求める。
繰返し実行され、平均二乗誤差が基準値Eより小さくな
ったと判定されたとき(誤差が充分小さい値に収束した
とき)、ステップS5からステップS7(演算手段)に
進み、ステップS4乃至S6の処理で求められた現在位
置(xK,yK,zK)を、緯度、経度および高度に変換
する変換式に代入し、緯度λ、経度ψ、および高度hを
求める。
【0043】この緯度λ、経度ψ、高度hへの変換は、
例えば次式によって行われる。 ψ=tan-1(yK/xK) λ=tan-1{(z+Ne2sinλ)/(xK 2+yK 2)1/2} h=z/sinλ−N(1−e2) ・・・(7) 尚、ここで、Nは次式で表される。 N=a/(1−e2sin2λ)1/2 ・・・(8) aは地球の直径を表し、eは地球の離心率を表してい
る。
例えば次式によって行われる。 ψ=tan-1(yK/xK) λ=tan-1{(z+Ne2sinλ)/(xK 2+yK 2)1/2} h=z/sinλ−N(1−e2) ・・・(7) 尚、ここで、Nは次式で表される。 N=a/(1−e2sin2λ)1/2 ・・・(8) aは地球の直径を表し、eは地球の離心率を表してい
る。
【0044】次にステップS8(比較手段)に進み、ス
テップS7で求めた高度hを、予め設定した閾値と比較
する。即ち、高度hが下限の閾値Hminより大きく、上
限の閾値Hmaxより小さい範囲にあるか否かが判定され
る。各衛星の地上からの高さは、約20200kmであ
る。これに対して、ユーザの現在位置の高さの変化、即
ち、地上の高さ方向の変化は、精々10km未満であ
り、極めて小さいものとなる。
テップS7で求めた高度hを、予め設定した閾値と比較
する。即ち、高度hが下限の閾値Hminより大きく、上
限の閾値Hmaxより小さい範囲にあるか否かが判定され
る。各衛星の地上からの高さは、約20200kmであ
る。これに対して、ユーザの現在位置の高さの変化、即
ち、地上の高さ方向の変化は、精々10km未満であ
り、極めて小さいものとなる。
【0045】従って、演算により求めた高度hが閾値H
min,Hmaxの範囲内にないとき、演算により求めた位置
情報は、ノイズ、その他の原因により、正確な値でない
と推測(判定)することができる。そこで、このような
場合においては、ステップS8からステップS10に進
み、CPU11は表示部12に対して、ステップS7で
演算された緯度λ、経度ψ、高度hを表示部12に表示
させないようにする。
min,Hmaxの範囲内にないとき、演算により求めた位置
情報は、ノイズ、その他の原因により、正確な値でない
と推測(判定)することができる。そこで、このような
場合においては、ステップS8からステップS10に進
み、CPU11は表示部12に対して、ステップS7で
演算された緯度λ、経度ψ、高度hを表示部12に表示
させないようにする。
【0046】また、このようにして求めたユーザの現在
位置を利用して、他の演算を行わないようにする(禁止
手段)。そして、このとき表示部12には、演算された
ユーザの現在位置が確度の低いものであることを示す表
示が行われる(表示手段)。この表示は、例えばLED
を点灯させたり、表示部12に表示されているユーザの
現在位置のマークを点滅させたり、その形状を変化させ
たり、色彩を変更するなどして行うことができる。そし
て、ステップS10の次にステップS4(あるいは、ス
テップS1またはS3とすることも可能である)に戻
り、各衛星の位置が再び演算される(演算手段)。
位置を利用して、他の演算を行わないようにする(禁止
手段)。そして、このとき表示部12には、演算された
ユーザの現在位置が確度の低いものであることを示す表
示が行われる(表示手段)。この表示は、例えばLED
を点灯させたり、表示部12に表示されているユーザの
現在位置のマークを点滅させたり、その形状を変化させ
たり、色彩を変更するなどして行うことができる。そし
て、ステップS10の次にステップS4(あるいは、ス
テップS1またはS3とすることも可能である)に戻
り、各衛星の位置が再び演算される(演算手段)。
【0047】一方、ステップS8において、高度hが閾
値の範囲内にあると判定された場合においては、ステッ
プS8からステップS9に進み、ステップS7で演算さ
れた緯度λ、経度ψ、高度hが表示部12に出力され、
表示される。この表示部12には、また、さらに表示さ
れている緯度、経度および高度が正しいもの(確度が高
いもの)であることを、LEDの点灯、あるいは文字を
表示する等して表示させる(表示手段)。また、CPU
11は、このようにして演算された現在位置を、表示部
12に、その周囲の地図情報に重畳して表示させること
ができる。
値の範囲内にあると判定された場合においては、ステッ
プS8からステップS9に進み、ステップS7で演算さ
れた緯度λ、経度ψ、高度hが表示部12に出力され、
表示される。この表示部12には、また、さらに表示さ
れている緯度、経度および高度が正しいもの(確度が高
いもの)であることを、LEDの点灯、あるいは文字を
表示する等して表示させる(表示手段)。また、CPU
11は、このようにして演算された現在位置を、表示部
12に、その周囲の地図情報に重畳して表示させること
ができる。
【0048】
【発明の効果】以上の如く請求項1に記載のGPS受信
装置によれば、演算により求めた高度を所定の閾値と比
較し、比較結果に対応して、演算した位置の確度を判定
するようにしたので、ユーザの現在位置を正確に求める
ことが可能となる。
装置によれば、演算により求めた高度を所定の閾値と比
較し、比較結果に対応して、演算した位置の確度を判定
するようにしたので、ユーザの現在位置を正確に求める
ことが可能となる。
【0049】請求項2に記載のGPS受信装置によれ
ば、高度が閾値の範囲内にないとき、それを表示するよ
うにしたので、ユーザはいま、正しい位置が得られてい
ないことを知ることができる。
ば、高度が閾値の範囲内にないとき、それを表示するよ
うにしたので、ユーザはいま、正しい位置が得られてい
ないことを知ることができる。
【0050】また、請求項3に記載のGPS受信装置に
よれば、高度が閾値の範囲内にあるとき、それを表示す
るようにしたので、ユーザは、そのとき正しい位置が求
められていることを知ることができる。
よれば、高度が閾値の範囲内にあるとき、それを表示す
るようにしたので、ユーザは、そのとき正しい位置が求
められていることを知ることができる。
【0051】請求項4に記載のGPS受信装置によれ
ば、高度が閾値の範囲内にないとき、その位置の利用を
禁止するようにしたので、ユーザの現在位置が誤って表
示されるようなことが防止される。
ば、高度が閾値の範囲内にないとき、その位置の利用を
禁止するようにしたので、ユーザの現在位置が誤って表
示されるようなことが防止される。
【0052】さらに、請求項5に記載のGPS受信装置
によれば、高度が閾値の範囲内にないとき、演算を再度
実行するようにしたので、ノイズなどに起因して、誤っ
た位置情報が一旦得られたとしても、最終的には正しい
位置情報を得ることが可能となる。
によれば、高度が閾値の範囲内にないとき、演算を再度
実行するようにしたので、ノイズなどに起因して、誤っ
た位置情報が一旦得られたとしても、最終的には正しい
位置情報を得ることが可能となる。
【図1】本発明のGPS受信装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図2】図1の実施例の動作を説明するフローチャート
である。
である。
【図3】4つの衛星の時間軸とGPS受信装置における
時間軸との関係を説明する図である。
時間軸との関係を説明する図である。
【図4】GPSにおけるビットストリームのフォーマッ
トを説明する図である。
トを説明する図である。
【図5】図4におけるサブフレームのさらに詳細な構成
を説明する図である。
を説明する図である。
1 アンテナ, 2 RFアンプ, 3 混合器, 4
局部発振器, 5−1乃至5−4 受信処理回路,
6 逆拡散回路, 7 疑似ランダムノイズ発生器,
8 データ復調器, 9 疑似ランダムノイズコントロ
ーラ, 10レンジカウンタ, 11 CPU, 12
表示部
局部発振器, 5−1乃至5−4 受信処理回路,
6 逆拡散回路, 7 疑似ランダムノイズ発生器,
8 データ復調器, 9 疑似ランダムノイズコントロ
ーラ, 10レンジカウンタ, 11 CPU, 12
表示部
Claims (5)
- 【請求項1】 複数の衛星から軌道情報と時刻情報を受
信する受信手段と、 前記軌道情報と時刻情報からユーザの少なくとも高度を
含む位置を演算する演算手段と、 演算により求めたユーザの高度を所定の閾値と比較し、
比較結果に対応して、演算したユーザの位置の確度を判
定する比較手段とを備えることを特徴とするGPS受信
装置。 - 【請求項2】 前記高度が前記閾値の範囲内にないと
き、それを表示する表示手段をさらに備えることを特徴
とする請求項1に記載のGPS受信装置。 - 【請求項3】 前記高度が前記閾値の範囲内にあると
き、それを表示する表示手段をさらに備えることを特徴
とする請求項1に記載のGPS受信装置。 - 【請求項4】 前記高度が前記閾値の範囲内にないと
き、演算により求めた前記位置の利用を禁止する禁止手
段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のG
PS受信装置。 - 【請求項5】 前記演算手段は、前記高度が前記閾値の
範囲内にないとき、演算を再度実行することを特徴とす
る請求項1に記載のGPS受信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15648596A JPH08313612A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Gps受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15648596A JPH08313612A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Gps受信装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08313612A true JPH08313612A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=15628798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15648596A Pending JPH08313612A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Gps受信装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08313612A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0650766A (ja) * | 1992-07-29 | 1994-02-25 | Nippondenso Co Ltd | 車両用gps航法装置 |
JPH0666913A (ja) * | 1992-08-20 | 1994-03-11 | Japan Radio Co Ltd | Gps受信装置 |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP15648596A patent/JPH08313612A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0650766A (ja) * | 1992-07-29 | 1994-02-25 | Nippondenso Co Ltd | 車両用gps航法装置 |
JPH0666913A (ja) * | 1992-08-20 | 1994-03-11 | Japan Radio Co Ltd | Gps受信装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990216 |