(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置であって、
前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第１の相関ピーク検出部と、
マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第２の相関ピーク検出部と、
前記測位信号の信号強度を検出する信号強度検出部と、
前記第１の相関ピーク検出部と前記第２の相関ピーク検出部との間で、前記測位信号の入力先を切り替える切り替え部と、
前記切り替え部に対して、前記信号強度が所定の閾値以上である場合に前記第２の相関ピーク検出部に入力する指示を行い、前記所定の閾値未満である場合に前記測位信号を前記第１の相関ピーク検出部に入力する指示を行う信号強度レベル判定部と、
前記第１の相関ピーク検出部により検出されるべき相関値に基づいて、前記測位信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定するマルチパス判定部と、
該マルチパス判定部により前記測位信号がマルチパスの影響を受けていると判定された場合に、前記第１の相関ピーク検出部により検出されるべき相関値に基づいて、前記第２の相関ピーク検出部により前記相関値のピークを検出することが継続できるかどうかを判定する位相制御判定部と、
該位相制御判定部により継続できないと判定された場合、前記測位信号を前記第１の相関ピーク検出部に入力するように前記切り替え部に指示するタイミング制御部と、
前記第１の相関ピーク検出部又は前記第２の相関ピーク検出部により検出された相関ピークに基づいて、擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて、位置を算出する測位演算部と
を有するGNSS受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
前記第１の相関ピーク検出部は、第１の位相間隔により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出し、
前記第２の相関ピーク検出部は、前記第１の位相間隔よりも狭い第２の位相間隔により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出するGNSS受信装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のGNSS受信装置において、
前記測位信号には、直接波と反射波とが含まれ、
前記タイミング制御部は、前記位相制御判定部により前記マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出することが所定の時間継続できると判定されない場合、前記反射波の位相が前記直接波に対して90度ずれたタイミングで、前記測位信号を前記第１の相関ピーク検出部に入力するように前記切り替え部に指示するGNSS受信装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のGNSS受信装置において、
前記マルチパス判定部は、前記第１の相関ピーク検出部により検出される２つの相関値の差に基づいて、前記測位信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定するGNSS受信装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のGNSS受信装置において、
前記位相制御判定部は、前記第２の相関ピーク検出部により検出される２つ相関値の差の符号が切り替わる回数に基づいて、前記マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出することが所定の時間継続できるかどうかを判定するGNSS受信装置。
【請求項６】
請求項１に記載のGNSS受信装置において、
前記マルチパス誤差低減技術には、ナローコリレータ、アーリレートスロープ、ストロボコリレータ、及びマルチパス推定遅延ロックループのいずれかが含まれるGNSS受信装置。
【請求項７】
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置における測位方法であって、
前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第１の相関ピーク検出ステップと、
マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第２の相関ピーク検出ステップと、
前記測位信号の信号強度を検出する信号強度検出ステップと、
前記第１の相関ピーク検出ステップと前記第２の相関ピーク検出ステップとの間で、切り替える切り替えステップと、
前記信号強度が所定の閾値以上である場合に前記第２の相関ピーク検出ステップに切り替え、前記所定の閾値未満である場合に前記第１の相関ピーク検出ステップに切り替える信号強度レベル判定ステップと、
前記第１の相関ピーク検出ステップにより検出されるべき相関値に基づいて、前記測位信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定するマルチパス判定ステップと、
該マルチパス判定ステップにより前記測位信号がマルチパスの影響を受けていると判定された場合に、前記第１の相関ピーク検出ステップにより検出されるべき相関値に基づいて、前記第２の相関ピーク検出ステップにより前記相関値のピークを検出することが継続できるかどうかを判定する位相制御判定ステップと、
該位相制御判定ステップにより継続できないと判定された場合、前記第１の相関ピーク検出ステップに切り替える指示を行うタイミング制御ステップと、
前記第１の相関ピーク検出ステップ又は前記第２の相関ピーク検出ステップにより検出された相関ピークに基づいて、擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて、位置を算出する測位演算ステップと
を有する測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、GNSS用周回衛星からの信号を受信し、測位するGNSS受信装置及び測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星航法(GNSS:  Global  Navigation  Satellite  System)とは、航空機から３つの航法衛星（GNSS用周回衛星)（以下、GNSS衛星と呼ぶ）を捕捉することで各GNSS衛星からの距離を得るとともに、４つ目の航法衛星からの信号で時刻合わせを行い、航空機の３次元での飛行位置を得ることができる航法システムである。衛星航法には、全地球的測位システム(GPS:  Global  Positioning  System)、ガリレオ(GALILEO)などが含まれる。
【０００３】
例えば、GNSS受信装置は移動体に搭載され、該移動体の位置及び速度を測位する。例えば、GNSS受信装置は、複数のGNSS衛星からの電波を受信することによって、複数のGNSS衛星から当該GNSS受信装置までの距離（擬似距離）をそれぞれ算出し、該擬似距離に基づいて当該GNSS受信装置が搭載された移動体の測位を行う。GNSS衛星により発射された信号は、GNSS衛星とGNSS受信装置との間の距離を電波が伝搬する時間だけ遅れてGNSS受信装置に到達する。従って、複数のGNSS衛星について電波伝搬に要する時間を求めれば、測位演算によってGNSS受信装置の位置を求めることができる。例えば、複数のGNSS衛星により発射された電波は、GNSS受信装置の擬似距離算出部において、各GNSS衛星からGNSS受信装置までの擬似距離が求められる。そして、測位演算部において、擬似距離算出部において求められた擬似距離に基づいて、GNSS受信装置の位置が求められる。
【０００４】
GNSS受信装置は、GNSS衛星を捕捉後、該GNSS衛星から受信した信号と、C/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取ることにより、相関ピークを検出する。例えば、C/Aコードのレプリカ信号の位相を調節することにより、該GNSS衛星から受信した信号との間の相関ピークを求める。GNSS受信装置は、該相関ピークの位相遅延量からGNSS衛星と当該GNSS衛星との間の擬似距離を求める。該擬似距離に基づいて、当該GNSS受信装置の位置を求める。
【０００５】
しかし、GNSS受信装置は、GNSS衛星を捕捉できた場合でも、該GNSS衛星からの直接波ばかりでなく、高層ビル等の建物で反射・回折した電波も受信してしまうことがある。GNSS衛星から送信された電波が反射・回折して、複数の伝搬経路から受信される現象は、マルチパスとも呼ばれる。マルチパスの影響により、当該GNSS受信装置とGNSS衛星との間の擬似距離に誤差が生じる。擬似距離に誤差が生じることにより、測位誤差が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2008-070338号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
GNSS受信装置における測位誤差の原因の１つとして、マルチパスの影響が挙げられる。該マルチパスの影響を低減させる方法の１つとして、ナローコリレータ(Narrow-Correlator)などのマルチパス誤差低減技術を用いることが挙げられる。該マルチパス誤差低減技術を用いることにより、擬似距離に生じる誤差を低減できる。擬似距離に生じる誤差を低減できるため、測位誤差を低減できる。
【０００８】
図１は、GNSS受信装置の一例を示す。
【０００９】
GNSS衛星からの電波は、アンテナから高周波処理部２に入力される。高周波処理部２は、アンテナにより入力された高周波アナログ信号を処理する。衛星捕捉部４は、高周波処理部２により信号処理された信号に基づいて、GNSS衛星を捕捉する。コリレータ部６は、衛星捕捉部４により捕捉されたGNSS衛星からの受信信号と、C/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取ることにより、相関ピークを検出する。
【００１０】
図２は、コリレータ部６による処理の一例を示す。図２において、横軸はチップであり、縦軸は相関値の信号強度レベルである。
【００１１】
例えば、コリレータでは、earlyとlateとの間の幅（以下、「スペーシング」と呼ぶ）が1チップであり、両相関値の信号強度レベルの差が零となるようにトラッキングが行われる。図２においては、1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベル（0.5E、0.5Lにより示す）が等しくなるように位相制御が行われる。該スペーシングの真ん中がトラッキングポイントとなる。トラッキングポイントが最大となるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相を調節し、トラッキングポイントの最大値P（「相関ピーク」と呼ぶ）を求める。マルチパスの影響を受ける場合、該トラッキングポイントの最大値がearly又はlateの方にずれることがある。
【００１２】
マルチパスの影響を低減するために、該トラッキングの後、スペーシングを狭くして、1チップによるスペーシングにより求めた相関ピークに対応するチップにより近いチップにおける相関値の信号強度レベル（NE、NLにより示す）を求める。NEと、NLとが等しくなるように位相制御が行われる。該スペーシングの真ん中がトラッキングポイントとなる。トラッキングポイントが最大となるように、C/Aコードのレプリカ信号の位相を調節し、相関ピークを求める。
【００１３】
擬似距離算出部８は、コリレータ部６によりスペーシングを狭くした際に検出された相関ピークの位相遅延量に基づいて、当該GNSS受信装置とGNSS衛星との間の擬似距離を求める。
【００１４】
スペーシングを狭くして、1チップによるスペーシングにより求めた相関ピークに対応するチップにより近いチップにおける相関値の信号強度レベルを求める場合、NEとNLは相関ピークに近いため、位相を制御しても、該位相制御による相関値の変動は小さい。位相制御による相関値の変動が小さいため、GNSS衛星からの電波の受信信号のレベルが低くなり、ノイズの影響が大きくなった場合には、NE、NLよりもノイズの受信信号レベルが大きくなることがある。NE、NLよりもノイズの受信信号レベルが大きくなる場合には、スペーシングを狭くしても、1チップによるスペーシングにより求めた相関ピークに対応するチップにより近いチップにおける相関値の値を求めることはできない。相関値を求めることができない場合には、追尾していたGNSS衛星を外してしまうことがある。衛星追尾を外した場合には、再度衛星捕捉から処理を行う必要があり、該衛星捕捉の間測位ができないことがある。測位ができないため測位率が低下する。
【００１５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、マルチパスの影響を低減しつつ、測位率を向上させることができるGNSS受信装置及び測位方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本GNSS受信装置は、
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置であって、
前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第１の相関ピーク検出部と、
マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第２の相関ピーク検出部と、
前記測位信号の信号強度を検出する信号強度検出部と、
前記第１の相関ピーク検出部と前記第２の相関ピーク検出部との間で、前記測位信号の入力先を切り替える切り替え部と、
前記切り替え部に対して、前記信号強度が所定の閾値以上である場合に前記第２の相関ピーク検出部に入力する指示を行い、前記所定の閾値未満である場合に前記測位信号を前記第１の相関ピーク検出部に入力する指示を行う信号強度レベル判定部と、
前記第１の相関ピーク検出部により検出されるべき相関値に基づいて、前記測位信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定するマルチパス判定部と、
該マルチパス判定部により前記測位信号がマルチパスの影響を受けていると判定された場合に、前記第１の相関ピーク検出部により検出されるべき相関値に基づいて、前記第２の相関ピーク検出部により前記相関値のピークを検出することが継続できるかどうかを判定する位相制御判定部と、
該位相制御判定部により継続できないと判定された場合、前記測位信号を前記第１の相関ピーク検出部に入力するように前記切り替え部に指示するタイミング制御部と、
前記第１の相関ピーク検出部又は前記第２の相関ピーク検出部により検出された相関ピークに基づいて、擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて、位置を算出する測位演算部と
を有する。
【００１７】
本測位方法は、
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置における測位方法であって、
前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第１の相関ピーク検出ステップと、
マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第２の相関ピーク検出ステップと、
前記測位信号の信号強度を検出する信号強度検出ステップと、
前記第１の相関ピーク検出ステップと前記第２の相関ピーク検出ステップとの間で、切り替える切り替えステップと、
前記信号強度が所定の閾値以上である場合に前記第２の相関ピーク検出ステップに切り替え、前記所定の閾値未満である場合に前記第１の相関ピーク検出ステップに切り替える信号強度レベル判定ステップと、
前記第１の相関ピーク検出ステップにより検出されるべき相関値に基づいて、前記測位信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定するマルチパス判定ステップと、
該マルチパス判定ステップにより前記測位信号がマルチパスの影響を受けていると判定された場合に、前記第１の相関ピーク検出ステップにより検出されるべき相関値に基づいて、前記第２の相関ピーク検出ステップにより前記相関値のピークを検出することが継続できるかどうかを判定する位相制御判定ステップと、
該位相制御判定ステップにより継続できないと判定された場合、前記第１の相関ピーク検出ステップに切り替える指示を行うタイミング制御ステップと、
前記第１の相関ピーク検出ステップ又は前記第２の相関ピーク検出ステップにより検出された相関ピークに基づいて、擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて、位置を算出する測位演算ステップと
を有する。
【発明の効果】
【００１８】
開示のGNSS受信装置及び測位方法によれば、マルチパスの影響を低減しつつ、測位率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】GNSS受信装置の機能ブロック図の一例である。
【図２】測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関検出の一例を示す説明図である。
【図３】本実施例に従ったGNSS受信装置により受信される電波を示す説明図である。
【図４】マルチパスの影響による相関ピークの誤差を示す説明図（その１）である。
【図５】マルチパスの影響による相関ピークの誤差を示す説明図（その２）である。
【図６】測位信号の信号強度レベルの違いによるC/Aコードのレプリカ信号との間の相関検出の一例を示す説明図である。
【図７】測位信号の信号強度レベルが低い場合のC/Aコードのレプリカ信号との間の相関検出の一例を示す説明図である。
【図８】本実施例に従ったGNSS受信装置を示す機能ブロック図である。
【図９】本実施例に従ったGNSS受信装置におけるマルチパスの判定例と、反射波のフェージングレベルの判定例とを示す説明図である。
【図１０】本実施例に従ったGNSS受信装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本実施例に従ったGNSS受信装置を示す機能ブロック図である。
【図１２】本実施例に従ったGNSS受信装置における相関値の閾値を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
＜実施例＞
＜システム＞
本実施例に従った全世界航法衛星システム(GNSS:  Global  Navigation  Satellite  System）は、地球周りを周回するGNSS衛星と、地球上に位置し地球上を移動しうるGNSS受信装置１００とを備える。本実施例では、GNSSの一例としてGPSについて説明する。GPS以外のGNSSに適用してもよい。
【００２１】
GNSS衛星は、航法メッセージ（衛星信号）を地球に向けて常時放送する。航法メッセージには、対応するGNSS衛星に関する衛星軌道情報（エフェメリスやアルマナック）、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれる。航法メッセージは、C/Aコードにより拡散され、L1帯の搬送波（周波数：1575.42MHz）に載せられて、地球に向けて常時放送されている。また、航法メッセージは、Pコードにより拡散され、L2帯の搬送波（周波数：1227.6MHz）に載せられて、地球に向けて常時放送されている。
【００２２】
L1帯の搬送波は、C/Aコードで変調されたSin波とPコード(Precision  Code)で変調されたCos波との合成波であり、直交変調されている。また、L2帯の搬送波は、Pコードで変調されたCos波であり、直交変調されている。C/Aコード及びPコードは、擬似雑音(Pseudo  Noise)符号であり、−１と１とが不規則に周期的に並ぶ符号列である。
【００２３】
尚、現在、約30個のGNSS衛星が高度約20,000kmの上空で地球を一周しており、55度ずつ傾いた6つの地球周回軌道面があり、各々の軌道面に4個以上のGNSS衛星が均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも5個以上のGNSS衛星が観測可能である。
【００２４】
＜GNSS受信装置＞
本GNSS受信装置１００は、例えば、移動体に搭載される。移動体には、車両、自動二輪車、列車、船舶、航空機、ロボットなど、また、人の移動に伴い移動する携帯端末などの情報端末などが含まれる。本実施例では、移動体の一例として、車両に搭載される場合について説明する。
【００２５】
図３は、本GNSS受信装置１００により受信される電波を示す。本GNSS受信装置１００により受信される信号は、マルチパスの影響を受けていることもある。具体的には、本GNSS受信装置１００は、GNSS衛星から直接受信できる直接波と、該GNSS衛星から発射された電波が建造物などにより反射されて受信される反射波とを同時に受信する。直接波と反射波とを同時に受信した場合、該受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形は、直接波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形と、反射波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形とを合成した波形となる。
【００２６】
＜コリレータによるトラッキングの例＞
図４及び図５は、直接波と反射波とが同位相で受信された場合と、逆位相で受信された場合におけるコリレータによるトラッキングの例を示す。図４及び図５において、横軸はチップであり、縦軸は相関値の信号強度レベルである。
【００２７】
＜直接波と反射波とが同位相で受信された場合＞
図４は、直接波と反射波とが同位相で受信された場合を示す。図４には、一例として、２種類のスペーシングの例が示される。
【００２８】
広いスペーシング、例えばスペーシングが1チップである場合には、例えば、0.5E=0.5LとなるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われる。図４によれば、直接波と反射波とを含む受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置は、直接波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置より位相が遅れる方向である。すなわち、コード位相が遅れる方向に誤差が発生する。コード位相が遅れる方向に誤差が発生するため、擬似距離が長く計算される。
【００２９】
狭いスペーシング、例えばスペーシングが0.1チップである場合には、NE=NLとなるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われる。直接波と反射波とを含む受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置は、直接波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置より位相が遅れる方向である。この点は、広いスペーシングの場合と同様である。しかし、広いスペーシングの場合よりも、狭いスペーシングの場合の方が、直接波と反射波とを含む受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置と、直接波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置との差は小さくなる。スペーシングが狭い場合の方が、相関ピークに近いチップで位相制御が行われるためである。該差が小さいため、相関ピークの位相遅延誤差が小さくなる。相関ピークの位相遅延誤差が小さくなるため、スペーシングが狭い場合の方が直接波により求められる擬似距離に近い擬似距離得られる。換言すれば、マルチパスの影響を低減できる。
【００３０】
＜直接波と反射波とが逆位相で受信された場合＞
図５は、直接波と反射波とが逆位相で受信された場合を示す。図５には、一例として、２種類のスペーシングの例が示される。広いスペーシング、例えばスペーシングが1チップである場合には、例えば、0.5E=0.5LとなるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われる。図５によれば、直接波と反射波とを含む受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置は、直接波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置より位相が進む方向である。すなわち、コード位相が進む方向に誤差が発生する。コード位相が進む方向に誤差が発生するため、擬似距離が短く計算される。狭いスペーシング、例えば、スペーシングが0.1チップである場合には、NE=NLとなるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われる。直接波と反射波とを含む受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置は、直接波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置より位相が進む方向である。この点は、広いスペーシングの場合と同様である。しかし、広いスペーシングの場合よりも、狭いスペーシングの場合の方が、直接波と反射波とを含む受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置と、直接波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置との差は小さくなる。スペーシングが狭い場合の方が、相関ピークに近いチップで位相制御が行われるためである。該差が小さいため、相関ピークの位相遅延誤差が小さくなる。相関ピークの位相遅延誤差が小さくなるため、スペーシングが狭い場合の方が直接波により求められる擬似距離に近い擬似距離が得られる。換言すれば、マルチパスの影響を低減できる。
【００３１】
また、本GNSS受信装置１００が搭載された移動体及び／又はGNSS衛星が壁に対して移動する場合には、時間の経過とともに直接波と反射波との間の経路差が変化する。直接波と反射波との間の経路差が変化することにより、反射波の位相も変化する。反射波の位相が変化することにより、擬似距離に含まれる誤差も、真値を中心に変動を繰り返す。経路差とは、本GNSS受信装置１００へ、GNSS衛星から直接到来する直接波の経路と、GNSS衛星から建物などで反射して到来する反射波の経路との間の差である。例えば、反射波の位相の１周期は約20cmに相当する。従って、経路差が約20cm増減する度に図４に示される相関波形と図５に示される相関波形との間の変化を繰り返す。具体的には、壁に鉛直方向に時速40kmで移動体が移動した場合、該時速40kmは秒速約11mとなるので、11m/0.2m×2=110より、毎秒110回図４に示される相関波形と図５に示される相関波形との間の変化を繰り返す。該変化を繰返す結果、擬似距離が変動する。
【００３２】
通常走行時など移動体の速度が速い場合には、図４に示される相関波形と図５に示される相関波形との間の変化が早く繰り返されるため、該相関波形により求められるべき相関ピークに対応するチップ位置が時間平均される。図４に示される相関波形からはコード位相が遅れる方向に誤差が発生し、図５に示される相関波形からはコード位相が進む方向に誤差が発生するため、該誤差が平均化されることにより直接波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置とほぼ同様のチップ位置が得られる。
【００３３】
しかし、移動体の速度が遅い場合若しくは停車している場合には、図４に示される相関波形と図５に示される相関波形との間の変化が遅い。該変化が遅いため、該相関波形により求められるべき相関ピークに対応するチップ位置を時間平均しても、直接波とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形により求められる相関ピークに対応するチップ位置は得られない。
【００３４】
また、例えば、図５により示される例では、直接波だけであれば、狭いスペーシングにより位相制御が可能である。しかし、該直接波と、該直接波とは逆位相の反射波が合成された場合、該合成波は、信号強度が低下する。信号強度が低下するため、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が不可能となることがある。
【００３５】
＜GNSS衛星からの信号強度レベルが低い場合＞
GNSS衛星からの信号強度レベルが低い場合について説明する。
【００３６】
図６は、GNSS衛星からの信号強度レベルが高い場合と低い場合における相関波形の比較を示す。図６には、一例として、直接波の相関波形の例が示される。しかし、反射波を含んでいても同様である。
【００３７】
信号強度レベルが高い場合には、スペーシングの広狭にかかわらず、相関ピークが得られる。一方、信号強度レベルが低い場合には、広いスペーシングの場合にはC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことにより相関ピークを得ることが可能であるが、狭いスペーシングの場合にはC/Aコードのレプリカ信号の位相を調節しても、相関ピークを得ることができない場合がある。直接波と反射波とを含む受信信号がノイズに埋もれてしまうことがあるためである。
【００３８】
図７は、信号強度レベルが低い場合の相関波形を拡大したものである。信号強度レベルが低い場合には、ノイズの影響が大きくなる。ノイズの影響が大きくなるため、狭いスペーシングの場合には、NEと、NLとが等しくなるように位相制御を行っても、相関ピークを得ることができないことがある。直接波と反射波とを含む受信信号がノイズに埋もれてしまうことがあるためである。図７に示される例では、相関ピークよりもNLの方が大きい値となる例が示される。NE、NLの位相制御を行っても相関ピークを得ることができないことにより、追尾していたGNSS衛星を外してしまうことがある。追尾していたGNSS衛星を外した場合、再度衛星捕捉から開始する必要がある。一旦狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う処理に移行した場合には、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う処理に戻ることはできないためである。
【００３９】
本GNSS受信装置１００は、受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値の信号強度レベルを観測する。本GNSS受信装置１００は、GNSS衛星を捕捉した後、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う。例えば、１チップのスペーシングにより、0.5E=0.5LとなるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う。該広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う際に、該受信信号の信号強度レベルを観測する。
【００４０】
本GNSS受信装置１００は、該受信信号の信号強度レベルが予め設定される信号強度レベル以上であるかどうかを判定する。該判定結果により該受信信号の信号強度レベルが予め設定されるレベル以上であると判定された場合に、マルチパス誤差低減技術によりマルチパス誤差を低減する。該マルチパス誤差低減技術には、ナローコリレータ(Narrow-Correlator)、アーリレートスロープ(Early-late  slope)、ストロボコリレータ(Strobe-Correlator)、マルチパス推定遅延ロックループ(MEDLL: Multipath  Estimating  Delay-Lock  Loop)のいずれかが含まれる。本実施例では、一例として、ナローコリレータを適用した場合について説明するが、上述したように他のマルチパス誤差低減技術を適用してもよい。また、本実施例では、受信信号の信号強度レベルとして、受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値の信号強度レベルを用いる。該相関値の信号強度レベルが予め設定される信号強度レベル以上であると判定された場合に、マルチパス誤差低減技術によりマルチパス誤差を低減する。受信信号の信号強度レベルの代わりに他の値を用い、マルチパス誤差低減技術によりマルチパス誤差を低減するかどうかを判定してもよい。例えば、受信SINR、S/Nを用いてもよい。
【００４１】
本GNSS受信装置１００は、広いスペーシングにより相関ピークを求めた後、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う。例えば、本GNSS受信装置１００は、広いスペーシングとして1チップによるスペーシングにより相関ピークを求めた後、狭いスペーシングにより該相関ピークに対応するチップにより近いチップにおける相関値の信号強度レベルを求める。本GNSS受信装置１００は、NEと、NLとが等しくなるように位相制御を行う。該スペーシングの真ん中がトラッキングポイントとなる。トラッキングポイントが最大となるように、C/Aコードのレプリカ信号の位相を調節し、相関ピークを求める。
【００４２】
本GNSS受信装置１００は、該狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う間、受信信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定する。例えば、1エポックを単位として、例えば、1エポック毎に判定するようにしてもよい。該判定により受信信号がマルチパスの影響を受けていると判定された場合、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができる信号強度レベル未満になりそうかどうか、換言すれば所定の時間継続できるかどうかを判定する。受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関波形は、図４に示される相関波形と図５に示される相関波形との間で周期的に変化する。従って、周期的に、図５に示される相関波形が得られる。図５に示される相関波形では、直接波の信号強度レベルよりも合成波の信号強度レベルの方が低くなる。直接波の信号強度レベルよりも合成波の信号強度レベルの方が低くなる場合には、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないことがある。
【００４３】
狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルであると判定した場合、本GNSS受信装置１００は、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができる信号強度レベルが得られている間で、且つ反射波の位相が直接波に対して90度ずれた場合に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う処理に切り替える。換言すれば、本GNSS受信装置１００は、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができる信号強度レベルが得られている間で、且つ反射波の影響が無い間に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う処理に切り替える。
【００４４】
例えば、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができる信号強度レベル未満となったときに、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う場合には、0.5Eと、0.5Lとが等しくなるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われる。しかし、図５に示される相関波形が得られている状況では、0.5Eと、0.5Lとの差が大きい。0.5Eと、0.5Lとの差が大きいため、0.5Eと、0.5Lとが等しくなるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うために、位相を引き戻そうとするが、0.5Eと、0.5Lとを等しくするために時間を要する。また、場合によっては、追尾していた衛星を外してしまう場合がある。追尾していた衛星を外してしまった場合、衛星捕捉から再度行う必要がある。
【００４５】
本GNSS受信装置１００では、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う間に、受信信号がマルチパスの影響を受けていると判定され、且つ相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができる信号強度レベル未満になりそうであると判定された場合、換言すれば所定の時間継続できないと判定された場合に、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができる信号強度レベルが得られている間で、且つ反射波の位相が直接波に対して90度ずれた場合に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを求める処理に切り替える。狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができる信号強度レベルが得られている間で、且つ反射波の位相が直接波に対して90度ずれた場合に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを求める処理に切り替えるため、図５に示される相関波形に対して狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを求めることにより生じると想定される衛星追尾を外すことなく、相関ピークを求めることを継続できる。特に、移動体の速度が遅い場合、移動体が停車している場合には、図４に示される相関波形と図５に示される相関波形との間の変化が遅いため、図５に示される相関波形に対して狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを求めようとする処理が行われることにより、捕捉していた衛星を外してしまう確率が高くなると想定される。従って、移動体の速度が遅い場合、移動体が停車している場合に、捕捉していた衛星を外してしまうことが無い利点は大きい。追尾していたGNSS衛星を外してしまうことがなくなる結果、測位率を向上させることができる。再度衛星捕捉から処理を行うことがなくなるためである。
【００４６】
＜本GNSS受信装置＞
図８は、本GNSS受信装置を示す。
【００４７】
本GNSS受信装置１００は、アンテナ１０２を有する。該アンテナ１０２は、GNSS衛星により送信された電波を受信する。該アンテナ１０２により受信された電波は高周波信号として、高周波処理部１０４に入力される。
【００４８】
本GNSS受信装置１００は、高周波処理部１０４を有する。該高周波処理部１０４は、アンテナ１０２と接続される。該高周波処理部１０４は、アンテナ１０２からの高周波信号を中間周波数の信号に変換する。該中間周波数の信号は、衛星捕捉部１０６に入力される。
【００４９】
本GNSS受信装置１００は、衛星捕捉部１０６を有する。該衛星捕捉部１０６は、高周波処理部１０４と接続される。該衛星捕捉部１０６は、高周波処理部１０４により入力された中間周波数の信号に基づいて、GNSS衛星を捕捉する。
【００５０】
本GNSS受信装置１００は、切り替え部１０８を有する。該切り替え部１０８は、衛星捕捉部１０６と接続される。該切り替え部１０８は、衛星捕捉部１０６により捕捉されたGNSS衛星からの中間周波数の信号の入力先を切り替える。
【００５１】
本GNSS受信装置１００は、マルチパス誤差低減部１１０を有する。該マルチパス誤差低減部１１０は、切り替え部１０８と接続される。該マルチパス誤差低減部１１０は、切り替え部１０８により入力されるべき中間周波数の信号と、C/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取ることにより、相関ピークを検出する。該相関ピークの信号強度レベルに応じて、相関ピークを検出する際に使用すべきスペーシングのチップ幅を切り替える。例えば、相関ピークが所定の相関値閾値以上である場合に、広いスペーシングにより相関ピークを求める処理から、狭いスペーシングにより相関ピークを求める処理に切り替える。また、狭いスペーシングにより相関ピークを求める処理が行われている間に、受信信号がマルチパスの影響を受けていると判定され、且つ該相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを求める処理ができる信号強度レベル未満になりそうであると判定された場合に、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを求める処理ができる間で、且つ反射波の位相が直接波に対して90度ずれた場合に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを求める処理に切り替える。
【００５２】
マルチパス誤差低減部１１０は、位相制御追尾処理部１１０２を有する。該位相制御追尾処理部１１０２は、切り替え部１０８と接続される。該位相制御追尾処理部１１０２は、切り替え部１０８により入力されるべき中間周波数の信号と、C/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取ることにより、相関ピークを検出する。該相関ピークを検出する際に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う。例えば、該位相制御追尾処理部１１０２は、1チップによるスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを求める。該1チップは一例であり、適宜変更可能である。該位相制御追尾処理部１１０２は、該相関ピークを、擬似距離算出部１１４と、切り替え判定部１１２に入力する。
【００５３】
マルチパス誤差低減部１１０は、マルチパス低減部１１０４を有する。該マルチパス低減部１１０４は、切り替え部１０８と接続される。該マルチパス低減部１１０４は、切り替え部１０８により入力されるべき中間周波数の信号と、C/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取ることにより、相関ピークを検出する。該相関ピークを検出する際に、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御（トラッキング）を行う。例えば、該マルチパス低減部１１０４は、0.1チップによるスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを求める。該0.1チップは一例であり、適宜変更可能である。位相制御追尾処理部１１０２により使用されるスペーシングよりも狭いスペーシングが使用される。該マルチパス低減部１１０４は、該相関ピークの信号強度レベルを擬似距離算出部１１４に入力する。また、該マルチパス低減部１１０４は、該相関ピークの信号強度レベルと、受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関を求める際に得られる所定の相関値とを切り替え判定部１１２に入力する。例えば、受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関を求める際に得られる所定の相関値を、広いスペーシングの両端のチップに対応する相関値としてもよい。例えば、１チップのスペーシングの場合には、0.5Eと、0.5Lとしてもよい。狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われる前に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われるため、広いスペーシングの両端のチップに対応する相関値を用いることができる。本実施例では、一例として、0.5Eと、0.5Lとを、切り替え判定部１１２に入力する場合について説明する。
【００５４】
本GNSS受信装置１００は、切り替え判定部１１２を有する。該切り替え判定部１１２は、マルチパス誤差低減部１１０と、切り替え部１０８と接続される。切り替え判定部１１２は、マルチパス誤差低減部１１０により入力されるべき相関ピークの信号強度レベルに基づいて、該相関ピークの信号強度レベルが所定の相関値閾値以上である場合には切り替え部１０８にマルチパス低減部１１０４に、中間周波数の信号を入力するように指示する。また、信号強度レベル判定部１１２は、マルチパス誤差低減部１１０により入力されるべき0.5Eと、0.5Lとに基づいて、該0.5Eと、0.5Lとの差に基づいて、受信信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定する。例えば、0.5Eと、0.5Lとの差が所定の相関値差閾値以上である場合に、マルチパスの影響を受けていると判定する。
【００５５】
図９は、移動体が通常走行している場合と、低速走行又は停止している場合とにおける受信信号と、C/Aコードのレプリカ信号との間の相関値(0.5E、0.5L)の時間変化を示す。
【００５６】
該受信信号には、直接波と反射波とが含まれる。なお、相関値は、相関ピークで正規化されている。図９によれば、受信信号に直接波と反射波とが含まれる場合には、移動体の速度にかかわらず、0.5Eと、0.5Lとの間の大小の切り替わりが見られる。また、移動体が低速走行又は停止している場合よりも、移動体が通常走行している場合の方が0.5Eと、0.5Lとの差が小さい。また、移動体が低速走行又は停止している場合よりも、移動体が通常走行している場合の方が0.5Eと、0.5Lとが近い値をとるため、0.5Eと、0.5Lとの間の大小の切り替わり回数も多くなる。移動体が通常走行している場合には、相関値が時間平均されるためである。
【００５７】
切り替え判定部１１２は、例えば、0.5Eと、0.5Lとの差が所定の相関値差閾値以上である場合に、マルチパスの影響を受けていると判定する。図４、図５に示されるように、マルチパスの影響を受けている場合の方が、0.5Eと、0.5Lとの差が大きくなるためである。
【００５８】
さらに、切り替え判定部１１２は、ある所定の間における0.5Eと、0.5Lとの間の大小の切り替わり回数を計算する。該切り替わり回数が所定の切り替わり回数閾値未満である場合に移動体が低速走行又は停止していると判定する。また、該切り替わり回数が所定の切り替わり回数閾値以上である場合に移動体が通常走行していると判定する。図９に示されるように、通常走行している場合よりも、低速走行又は停止している場合の方がある所定の間における0.5Eと、0.5Lとの間の大小の切り替わり回数が小さいためである。
【００５９】
また、切り替え判定部１１２は、ある所定の間における0.5Eと、0.5Lとの間の差分を計算する。該差分が予め設定された相関値差閾値以上である場合にマルチパスの影響を受けていると判定してもよい。また、該差分が予め設定された相関値差閾値未満である場合にマルチパスの影響を受けていないか、受けていてもその影響は小さいと判定してもよい。さらに、該差分が予め設定された相関値差閾値以上となる回数が予め設定された回数閾値以上である場合に、低速走行又は停止していると判定してもよい。また、該差分が予め設定された相関値差閾値以上となる回数が予め設定された回数閾値未満である場合に、通常走行していると判定してもよい。
【００６０】
切り替え判定部１１２は、受信信号がマルチパスの影響を受けていると判定し、さらに、移動体が低速走行又は停止していると判定した場合、反射波のフェージングにより、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングにより位相制御できないレベルとなりそうかどうか、換言すれば所定の時間継続できるかどうかを判定する。例えば、切り替え判定部１１２は、0.5Eと、0.5Lとの間の差分に基づいて、該差分が最大となるかどうかに基づいて、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングにより位相制御できないレベルとなりそうかどうかを判定する。具体的には、図９に示されるように、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングにより位相制御できないレベルになると想定されるのは、反射波の位相が90度となったときである。反射波の位相が90度となるのは、0.5E<0.5Lの状態から0.5E=0.5Lとなったときである。0.5E<0.5Lの状態から0.5E=0.5Lとなる前には、0.5Eと、0.5Lとの間の差分が最大となる。従って、切り替え判定部１１２は、0.5Eと、0.5Lとの間の差分が最大となるときに、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングにより位相制御できない信号強度レベルとなりそうであると判定する。
【００６１】
相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングにより位相制御できないレベルとなりそうであると判定した場合、切り替え判定部１１２は、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングにより位相制御できないレベルになる前に、切り替え部１０８に位相制御追尾処理部１１０２に、中間周波数の信号を入力するように指示する。
【００６２】
切り替え部１０８に位相制御追尾処理部１１０２に中間周波数の信号を入力するように指示した後、切り替え判定部１１２は、マルチパス誤差低減部１１０により入力されるべき相関ピークの信号強度レベルに基づいて、該相関ピークの信号強度レベルが所定の相関値閾値以上である場合には切り替え部１０８にマルチパス低減部１１０４に、中間周波数の信号を入力するように指示する。
【００６３】
＜切り替え判定部＞
切り替え判定部１１２は、信号強度レベル判定部１１２２を有する。該信号強度レベル判定部１１２２は、マルチパス誤差低減部１１０により入力されるべき相関ピークの信号強度レベルに基づいて、該相関ピークの信号強度レベルが所定の相関値閾値以上である場合には切り替え部１０８にマルチパス低減部１１０４に、中間周波数の信号を入力するように指示する。例えば、位相制御追尾処理部１１０２により入力された相関ピークの信号強度レベルが所定の相関値閾値以上である場合に、信号強度レベル判定部１１２２は、切り替え部１０８にマルチパス低減部１１０４に、中間周波数の信号を入力するように指示する。位相制御追尾処理部１１０２により入力された相関ピークの信号強度レベルが所定の相関値閾値以上である場合には、狭いスペーシングにより相関ピークを求めることができると判定されるためである。また、信号強度レベル判定部１１２２は、マルチパス誤差低減部１１０により入力されるべき0.5Eと、0.5Lとをマルチパス判定部１１２４に入力する。例えば、信号強度レベル判定部１１２２は、マルチパス低減部１１０４により入力されるべき0.5Eと、0.5Lとをマルチパス判定部１１２４に入力する。
【００６４】
切り替え判定部１１２は、マルチパス判定部１１２４を有する。該マルチパス判定部１１２４は、信号強度レベル判定部１１２２と接続される。該マルチパス判定部１１２４は、信号強度レベル判定部１１２２により入力されるべき0.5Eと、0.5Lとに基づいて、該0.5Eと、0.5Lとの差に基づいて、受信信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定する。マルチパスの影響を受けているかどうかの判定結果は、位相制御判定部１１２６に入力される。また、マルチパス判定部１１２４は、信号強度レベル判定部１１２２により入力された0.5Eと、0.5Lとを位相制御判定部１１２６に入力する。例えば、マルチパス判定部１１２４は、マルチパス低減部１１０４により検出された0.5Eと、0.5Lとに基づいて、該0.5Eと、0.5Lとの差に基づいて、受信信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定する。
【００６５】
切り替え判定部１１２は、位相制御判定部１１２６を有する。該位相制御判定部１１２６は、マルチパス判定部１１２４と接続される。該位相制御判定部１１２６は、マルチパス判定部１１２４によりマルチパスの影響を受けていると判定された場合に、マルチパス判定部１１２４により入力されるべき0.5Eと、0.5Lとを用いて、所定の間における0.5Eと、0.5Lとの間の大小の切り替わり回数を計算する。位相制御判定部１１２６は、該回数が所定の切り替わり回数閾値未満である場合に、移動体が低速走行又は停止していると判定する。また、位相制御判定部１１２６は、該回数が所定の切り替わり回数閾値以上である場合に、移動体が通常走行していると判定する。移動体が低速走行又は停止しているかどうかの判定結果は、タイミング制御部１１２８に入力される。
【００６６】
切り替え判定部１１２は、タイミング制御部１１２８を有する。該タイミング制御部１１２８は、位相制御判定部１１２６と接続される。該タイミング制御部１１２８は、位相制御判定部１１２６により移動体が低速走行又は停止していると判定された場合に、反射波のフェージングにより、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないレベルとなりそうかどうかを判定する。相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードの位相制御を行うことができないレベルとなりそうであると判定した場合、タイミング制御部１１２８は、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないレベルになる前に、切り替え部１０８に位相制御追尾処理部１１０２に、中間周波数の信号を入力するように指示する。
【００６７】
本GNSS受信装置１００は、擬似距離算出部１１４を有する。該擬似距離算出部１１４は、マルチパス誤差低減部１１０と接続される。該擬似距離算出部１１４は、マルチパス誤差低減部１１０により入力されるべき相関ピークに基づいて、擬似距離を求める。例えば、該擬似距離算出部１１４は、該相関ピークの位相遅延量を算出することにより擬似距離を求める。擬似距離算出部１１４は、測位演算部１１６に擬似距離を入力する。
【００６８】
本GNSS受信装置１００は、測位演算部１１６を有する。測位演算部１１６は、擬似距離算出部１１４と接続される。測位演算部１１６は、航法メッセージに含まれる衛星軌道情報に基づいて、GNSS衛星のワールド座標系での現在位置を計算する。尚、GNSS衛星は、人工衛星の１つであるので、その運動は、地球重心を含む一定面内（軌道面）に限定される。また、GNSS衛星の軌道は地球重心を１つの焦点とする楕円運動であり、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで、軌道面上でのGNSS衛星の位置を計算できる。また、GNSS衛星の位置は、GNSS衛星の軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面上でのGNSS衛星の位置を３次元的な回転座標変換することで得られる。尚、ワールド座標系とは、地球重心を原点として、赤道面内で互いに直交するＸ軸及びＹ軸、並びに、該Ｘ軸及びＹ軸の両軸に直交するＺ軸により定義される。
【００６９】
測位演算部１１６は、衛星位置の算出結果と、擬似距離算出部１１４により入力された擬似距離の演算結果に基づいて、当該GNSS受信装置１００の位置を測位する。当該GNSS受信装置１００の位置は、３つのGNSS衛星１００に対して得られるそれぞれの衛星擬似距離及び衛星位置を用いて、三角測量の原理で導出されてよい。三角測量の原理で導出される場合、衛星擬似距離は時計誤差を含むので、４つ目のGNSS衛星に対して得られる衛星擬似距離及び衛星位置を用いて、時計誤差成分が除去される。測位演算部１１０は、現在位置を出力する。
【００７０】
尚、GNSS衛星の位置の測位方法としては、このような単独測位に限られず、干渉測位（既知の点に設置された固定局での受信データを併用する方式）であってもよい。干渉測位の場合、固定局及び当該GNSS受信装置１００にてそれぞれ得られる擬似距離の１重位相差や２重位相差等を用いて当該GNSS受信装置１００の位置が測位される。
【００７１】
＜本GNSS受信装置の動作＞
図１０は、本GNSS受信装置１００の動作を示す。
【００７２】
本GNSS受信装置１００は、衛星捕捉が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１００２）。例えば、GNSS衛星により送信される電波は、アンテナ１０２を介して、高周波処理部１０４に入力される。高周波処理部１０４は、アンテナ１０２からの高周波信号を中間周波数の信号に変換する。該中間周波数の信号は衛星捕捉部１０６に入力され、衛星捕捉部１０６は、該中間周波数の信号に基づいて、GNSS衛星を捕捉する。
【００７３】
本GNSS受信装置１００は、ステップＳ１００２により捕捉されたGNSS衛星からの測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取る（ステップＳ１００４）。本GNSS受信装置１００は、広いスペーシングにより、該スペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しい値となるように位相制御を行う。例えば、切り替え部１０８は、本GNSS受信装置１００が起動された直後は、衛星捕捉部１０６により入力されるべき信号を位相制御追尾処理部１１０２に入力する。位相制御追尾処理部１１０２は、該入力信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取る。位相制御追尾処理部１１０２は、広いスペーシングにより、該C/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う。例えば、広いスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しくなるように位相制御を行う。例えば、1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベル（0.5E、0.5L）が等しくなるように位相制御を行う。
【００７４】
本GNSS受信装置１００は、0.5Eに対応するチップと0.5Lに対応するチップとの間の中心のチップの相関値が最大値を取るように位相を制御する。本GNSS受信装置１００は、0.5Eと0.5Lとが等しい値であり、且つ該最大値（相関ピーク）Pが0.5E、0.5Lよりも大きい値であるかどうかを判定する（ステップＳ１００６）。例えば、位相制御追尾処理部１１０２は、1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しくなるように位相制御を行い、且つ該スペーシングの真ん中であるトラッキングポイントが最大となるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相を調節する。位相制御追尾処理部１１０２は、1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しい値であり(0.5E=0.5L)、且つトラッキングポイントの最大値である相関ピークPが0.5E、0.5Lよりも大きい値であるかどうか(P>0.5E, P>0.5L)を判定する。
【００７５】
1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しい値であり、且つトラッキングポイントの最大値である相関ピークPが0.5E、0.5Lよりも大きい値であると判定した場合（ステップＳ１００６：ＹＥＳ）、本GNSS受信装置１００は、相関ピークPの信号強度レベルが相関値閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１００８）。例えば、位相制御追尾処理部１１０２は、相関ピークPの信号強度レベルを切り替え判定部１１２に入力する。切り替え判定部１１２の信号強度レベル判定部１１２４は、位相制御追尾処理部１１０２により入力された相関ピークPの信号強度レベルが相関値閾値以上であるかどうかを判定する。相関ピークPの信号強度レベルが相関値閾値以上であるかどうかを判定することにより、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができるかどうかを判定する。
【００７６】
一方、ステップＳ１００６により、1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しい値であり、且つトラッキングポイントの最大値である相関ピークPが0.5E、0.5Lよりも大きい値であると判定されない場合（ステップＳ１００６：ＮＯ）、本GNSS受信装置１００は、タイムアウトとなったかどうかを判定する（ステップＳ１０１０）。例えば、位相制御追尾処理部１１０２は、タイムアウトとなったかどうかを判定する。
【００７７】
タイムアウトとなったと判定されない場合（ステップＳ１０１０：ＮＯ）、ステップＳ１００４に戻る。位相制御追尾処理部１１０２は、タイムアウトとなるまで、ステップＳ１００２により捕捉されたGNSS衛星からの測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取る処理と、1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しい値であり、且つトラッキングポイントの最大値である相関ピークPが0.5E、0.5Lよりも大きい値であるかどうかを判定する処理を継続する。換言すれば、トラッキングを継続する。
【００７８】
タイムアウトとなったと判定された場合（ステップＳ１０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１００２に戻る。タイムアウトとなった場合、衛星追尾が不可能であると判定され、衛星捕捉から再度行う。例えば、衛星捕捉部１０６は、GNSS衛星からの信号に基づいて、衛星捕捉を行う。GNSS衛星からの信号に基づいて、衛星捕捉から行うと判定した場合、例えば切り替え判定部１１２は、切り替え部１０８に、衛星捕捉部１０６に衛星捕捉を再度行うように指示するための命令（以下、「衛星再捕捉命令」と呼ぶ）を入力する。切り替え部１０８は、切り替え判定部１１２からの命令に従って、衛星捕捉部１０６に、衛星再捕捉命令を入力する。衛星捕捉部１０６は、切り替え部１０８により入力された衛星再捕捉命令に従って、衛星捕捉を再度行う。
【００７９】
ステップＳ１００８により、相関ピークPが相関値閾値以上であると判定された場合（ステップＳ１００８：ＹＥＳ）、本GNSS受信装置１００は、狭いスペーシングにより該C/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う。例えば、狭いスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しくなるように位相制御を行う（ステップＳ１０１２）。例えば、0.1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベル（NE、NL）が等しくなるように位相制御を行う。狭いスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しくなるように位相制御を行うことにより、1チップによるスペーシングにより求めた相関ピークに対応するチップにより近いチップにおける相関値の信号強度レベル（NE、NL）を求めることができる。例えば、信号強度レベル判定部１１２２は、位相制御追尾処理部１１０２により入力された相関ピークPの信号強度レベルが相関値閾値以上であると判定した場合、切り替え部１０８に、衛星捕捉部１０６により入力されるべき信号をマルチパス低減部１１０４に入力するように指示する。該指示の結果、衛星捕捉部１０６からの信号は、マルチパス低減部１１０４に入力される。マルチパス低減部１１０４は、該入力信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取る。マルチパス低減部１１０４は、狭いスペーシングにより、該C/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う。例えば、0.1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベル（NE、NL）が等しくなるように位相制御を行う。NEと、NLとが等しくなるように位相制御を行い、該スペーシングの真ん中であるトラッキングポイントが最大となるようにC/Aコードのレプリカ信号の位相を調節する。
【００８０】
本GNSS受信装置１００は、相関ピークPの信号強度レベルが相関値閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１０１４）。例えば、マルチパス低減部１１０４は、相関ピークPの信号強度レベルを信号強度レベル判定部１１２２に入力する。信号強度レベル判定部１１０２２は、マルチパス低減部１１０４により入力された相関ピークPの信号強度レベルが相関値閾値以上であるかどうかを判定する。
【００８１】
相関ピークPの信号強度レベルが相関値閾値以上であると判定された場合（ステップＳ１０１４：ＹＥＳ）、本GNSS受信装置１００は、受信信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定する（ステップＳ１０１６）。例えば、マルチパス判定部１１２４は、信号強度レベル判定部１１０２により入力されるべき0.5Eと、0.5Lとに基づいて、該0.5Eと、0.5Lとの差に基づいて、受信信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定する。一方、相関ピークPの信号強度レベルが相関値閾値以上であると判定されない場合（ステップＳ１０１４：ＮＯ）、ステップＳ１００４に戻る。本GNSS受信装置１００は、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことはできないと判定し、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うために、ステップＳ１００４に戻る。
【００８２】
ステップＳ１０１６によりマルチパスの影響を受けていると判定された場合（ステップＳ１０１６：ＹＥＳ）、本GNSS受信装置１００は、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうかどうかを判定する（ステップＳ１０１８）。換言すれば、反射波のフェージングにより狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないようになるかどうかを判定する。例えば、位相制御判定部１１２６は、ある所定の間における0.5Eと、0.5Lとの間の大小の切り替わり回数を計算し、該回数が所定の切り替わり回数閾値未満である場合に、反射波のフェージングにより狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないようになると判定する。移動体が低速走行又は停止していると判定されるためである。一方、ステップＳ１０１６によりマルチパスの影響を受けていない判定された場合（ステップＳ１０１６：ＮＯ）、ステップＳ１０１２に戻る。マルチパスの影響を受けていないと判定された場合には、反射波のフェージングによる影響はないため、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができる。狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができるため、ステップＳ１０１２に戻る。
【００８３】
相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうであると判定した場合（ステップＳ１０１８：ＹＥＳ）、本GNSS受信装置１００は、反射波のフェージングにより、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうかどうかを判定する（ステップＳ１０２０）。例えば、タイミング制御部１１２８は、0.5Eと、0.5Lとの間の差分が最大となるかどうかに基づいて、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうかどうかを判定する。一方、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうであると判定されない場合（ステップＳ１０１８：ＮＯ）、ステップＳ１０１２に戻る。相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうでないと判定される場合には、狭いスペーシングにより位相制御を行うことが好ましいためである。
【００８４】
相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうであると判定した場合（ステップＳ１０２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１００４に戻る。本GNSS受信装置１００は、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルになる前に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うように切り替える。例えば、タイミング制御部１１２８は、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルになる前に、切り替え部１０８に位相制御追尾処理部１１０２に、中間周波数の信号を入力するように指示する。一方、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングにより位相制御できない信号強度レベルとなりそうであると判定されない場合（ステップＳ１０２０：ＮＯ）、ステップＳ１０１２に戻る。相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうでないと判定される場合には、狭いスペーシングにより位相制御を行うことが好ましいためである。
【００８５】
図１０に示されるフローチャートでは、主に相関ピークを求める処理について説明したが、該相関ピークを求める処理と平行して、測位演算も行われている。
【００８６】
例えば、ステップＳ１００６により1チップによるスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが等しい値であり、且つトラッキングポイントの最大値である相関ピークPが0.5E、0.5Lよりも大きい値であると判定された場合（ステップＳ１００６：ＹＥＳ）、位相制御追尾処理部１１０２は、相関ピークを擬似距離算出部１１４に入力する。該擬似距離算出部１１４は、位相制御追尾処理部１１０２により入力された相関ピークに基づいて、擬似距離を求める。該擬似距離は測位演算部１１６に入力される。測位演算部１１６は、衛星位置の算出結果と、擬似距離算出部１１４により入力された擬似距離の演算結果に基づいて、当該GNSS受信装置１００の位置を測位する。
【００８７】
また、例えば、ステップＳ１０１４により相関ピークPの信号強度レベルが相関値閾値以上であるかどうかが判定される際に、マルチパス低減部１１０４は、相関ピークPを擬似距離算出部１１４に入力する。該擬似距離算出部１１４は、マルチパス低減部１１０４により入力された相関ピークに基づいて、擬似距離を求める。該擬似距離は測位演算部１１６に入力される。測位演算部１１６は、衛星位置の算出結果と、擬似距離算出部１１４により入力された擬似距離の演算結果に基づいて、当該GNSS受信装置１００の位置を測位する。
【００８８】
本実施例において、信号強度レベル判定部１１２２は、広いスペーシングにより相関検出が行われている場合に、所定の相関値の信号強度レベルが相関値閾値より大きいかどうかを判定するようにしてもよい。例えば、広いスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが相関値閾値より大きいかどうかを判定するようにしてもよい。該相関値は、相関ピークの判定に使用する相関値閾値と異なってもよい。広いスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルを判定する場合、位相制御追尾処理部１１０２は、信号強度レベル判定部１１２２に、広いスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルを入力する。
【００８９】
また、信号強度レベル判定部１１２２は、狭いスペーシングにより相関検出が行われている場合に、所定の相関値の信号強度レベルが相関値閾値より大きいかどうかを判定するようにしてもよい。広いスペーシング又は狭いスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルが相関値閾値より大きいかどうかを判定するようにしてもよい。該相関値は、ステップＳ１０１４による相関ピークの判定に使用する相関値閾値と異なってもよい。広いスペーシング又は狭いスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルを判定する場合、マルチパス低減部１１０４は、信号強度レベル判定部１１２に、広いスペーシング又は狭いスペーシングの両端の相関値の信号強度レベルを入力する。
【００９０】
また、信号強度レベル判定部１１２２は、リアルタイムの相関値の信号強度レベルを判定するようにしてもよい。また、信号強度レベル判定部１１２２は、或る時間間隔に位相制御追尾処理部１１０２又はマルチパス低減部１１０４により入力された相関値の平均値を算出し、該平均値が相関値閾値より大きいかどうかを判定するようにしてもよい。また、信号強度判定部１１２は、或る時間間隔に位相制御追尾処理部１１０２又はマルチパス低減部１１０４により入力された相関値を積算し、該積算値が相関値閾値より大きいかどうかを判定するようにしてもよい。
【００９１】
本実施例によれば、相関値の信号強度レベルに基づいて、該相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができるかどうかを判定するための相関値閾値以上であるかどうかが判定される。該相関値の信号強度レベルが該相関値閾値未満であると判定される場合には、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないと判定され、広いスペーシングによる相関ピークの検出に切り替えられる。また、相関値の信号強度レベルに基づいて、受信信号がマルチパスの影響を受けているかどうかが判定される。マルチパスの影響を受けていると判定された場合、移動体が低速走行又は停止しているかどうかが判定される。移動体が低速走行又は停止していると判定された場合、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうかどうかが判定される。相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうであると判定された場合、反射波のフェージングにより、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうかどうかが判定される。相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルとなりそうであると判定された場合、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができない信号強度レベルになる前に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う処理に切り替える。以上の処理により、移動体が低速走行又は停止している際に、マルチパスの影響を受けた信号を受信した場合でも、衛星追尾を外さずに、測位を継続できる。測位を継続できるため、測位率を向上させることができる。
＜変形例＞
＜GNSS受信装置＞
本変形例に従ったGNSS受信装置１００は、図８を参照して説明したGNSS受信装置において、切り替え部１０８の代わりに、選択部１１８を有する。
【００９２】
図１１は、本GNSS受信装置１００を示す。
【００９３】
本GNSS受信装置１００では、衛星捕捉部１０６は、位相制御追尾処理部１１０２及びマルチパス低減部１１０４と接続される。衛星捕捉部１０６は、位相制御追尾処理部１１０２及びマルチパス低減部１１０４に、当該GNSS受信装置１００が捕捉したGNSS衛星からの中間周波数の信号を入力する。位相制御追尾処理部１１０２及びマルチパス低減部１１０４は、選択部１１８と接続される。
【００９４】
本GNSS受信装置１００では、マルチパス低減部１１０４により狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行われている間も、位相制御追尾処理部１１０２は、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う処理を継続する。
【００９５】
位相制御追尾処理部１１０２は、衛星捕捉部１０６により入力されるべき中間周波数の信号と、C/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取ることにより、相関ピークを検出する。該相関ピークを検出する際に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う。例えば、該位相制御追尾処理部１１０２は、1チップによるスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことにより、相関ピークを求める。該1チップは一例であり、適宜変更可能である。該位相制御追尾処理部１１０２は、該相関ピークを、選択部１１８に入力する。また、位相制御追尾処理部１１０２は、マルチパス低減部１１０４に、C/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことにより得られる位相情報を入力するようにしてもよい。該位相情報には、相関ピークの位相、ある相関値の位相が含まれてもよい。C/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことにより得られる位相情報を入力することにより、マルチパス低減部１１０４は、該位相情報を使用して、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができるため、より早く相関ピークを求めることができる。
【００９６】
マルチパス低減部１１０４は、衛星捕捉部１０６により入力されるべき中間周波数の信号と、C/Aコードのレプリカ信号との間の相関を取ることにより、相関ピークを検出する。該相関ピークを検出する際に、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行う。例えば、該マルチパス低減部１１０４は、0.1チップによるスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことにより相関ピークを求める。該0.1チップは一例であり、適宜変更可能である。位相制御追尾処理部１１０２により使用されるスペーシングよりも狭いスペーシングが使用される。該マルチパス低減部１１０４は、該相関ピークを選択部１１８に入力する。また、該マルチパス低減部１１０４は、該相関ピークと、受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関を求める際に得られる所定の相関値とを切り替え判定部１１２に入力する。例えば、受信信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関を求める際に得られる所定の相関値を、広いスペーシングの両端のチップに対応する相関値としてもよい。例えば、１チップのスペーシングの場合には、0.5Eと、0.5Lとしてもよい。狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われる前に、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われるため、広いスペーシングの両端のチップに対応する相関値を用いることができる。本実施例では、一例として、0.5Eと、0.5Lとを、切り替え判定部１１２に入力する場合について説明する。
【００９７】
信号強度レベル判定部１１２２は、マルチパス誤差低減部１１０により入力されるべき相関ピークの信号強度レベルに基づいて、該相関ピークの信号強度レベルが所定の相関値閾値以上である場合には選択部１１８にマルチパス低減部１１０４により出力されるべき相関ピークを、擬似距離算出部１１４に入力するように指示する。例えば、位相制御追尾処理部１１０２により入力された相関ピークの信号強度レベルが所定の相関値閾値以上である場合に、信号強度レベル判定部１１２２は、選択部１１８に擬似距離算出部１１４に、相関ピークを入力するように指示する。位相制御追尾処理部１１０２により入力された相関ピークの信号強度レベルが所定の相関値閾値以上である場合には、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われ、相関ピークが求められると判定されるためである。
【００９８】
図１２は、相関ピークの相関値の時間変動の一例を示す。該図１２により、相関値閾値の設定例が示される。相関値閾値は、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われ、相関ピークを検出できるかどうかに基づいて設定される。相関ピークが低くなるほど、相関ピークが検出されにくい。図１２に示される例では、時間の経過とともに、相関ピークの相関値は次第に小さな値となり、或る時間から次第に大きな値となる。信号強度レベル判定部１１２は、位相制御追尾処理部１１０２又はマルチパス低減部１１０４により入力されるべき相関ピークの信号強度レベルが相関値閾値未満であると判定した場合、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを検出すべきと判定する。狭いスペーシングではC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないと想定されるためである。広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行い、相関ピークを検出すべきと判定した場合、信号強度レベル判定部１１２２は、選択部１１８に、マルチパス低減部１１０４により入力されるべき相関ピークを擬似距離算出部１１４に入力するように指示する。
【００９９】
また、信号強度レベル判定部１１２２は、マルチパス誤差低減部１１０により入力されるべき0.5Eと、0.5Lとをマルチパス判定部１１２４に入力する。
【０１００】
マルチパス判定部１１２４は、信号強度レベル判定部１１２２により入力されるべき0.5Eと、0.5Lとに基づいて、該0.5Eと、0.5Lとの差に基づいて、受信信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定する。マルチパスの影響を受けているかどうかの判定結果は、位相制御判定部１１２６に入力される。また、マルチパス判定部１１２４は、信号強度レベル判定部１１２２により入力された0.5Eと、0.5Lとを位相制御判定部１１２６に入力する。
【０１０１】
位相制御判定部１１２６は、マルチパス判定部１１２４によりマルチパスの影響を受けていると判定された場合に、マルチパス判定部１１２４により入力されるべき0.5Eと、0.5Lとを用いて、ある所定の間における0.5Eと、0.5Lとの間の大小の切り替わり回数を計算する。位相制御判定部１１２６は、該回数が所定の切り替わり回数閾値未満である場合に、移動体が低速走行又は停止していると判定する。また、位相制御判定部１１２６は、該回数が所定の切り替わり回数閾値以上である場合に、移動体が通常走行していると判定する。移動体が低速走行又は停止しているかどうかの判定結果は、タイミング制御部１１２８に入力される。
【０１０２】
タイミング制御部１１２８は、位相制御判定部１１２６により移動体が低速走行又は停止していると判定された場合、反射波のフェージングにより、相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないレベルとなりそうかどうかを判定する。相関値の信号強度レベルが狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないレベルとなりそうであると判定した場合、タイミング制御部１１２８は、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないレベルになる直前に、選択部１１８に位相制御追尾処理部１１０２により入力されるべき相関ピークを擬似距離算出部１１４に入力するように指示する。
【０１０３】
擬似距離算出部１１４は、選択部１１８により入力されるべき相関ピークに基づいて、擬似距離を求める。例えば、該擬似距離算出部１１４は、該相関ピークの位相遅延量を算出することにより擬似距離を求める。擬似距離算出部１１４は、測位演算部１１６に擬似距離を入力する。
【０１０４】
本変形例において、信号強度レベル判定部１１２２は、リアルタイムの相関値の信号強度レベルを判定するようにしてもよい。また、信号強度レベル判定部１１２２は、或る時間間隔に位相制御追尾処理部１１０２又はマルチパス低減部１１０４により入力された相関値の平均値を算出し、該平均値が相関値閾値より大きいかどうかを判定するようにしてもよい。また、信号強度判定部１１２は、或る時間間隔に位相制御追尾処理部１１０２又はマルチパス低減部１１０４により入力された相関値を積算し、該積算値が相関値閾値より大きいかどうかを判定するようにしてもよい。
【０１０５】
本変形例によれば、マルチパス低減部１１０４により狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御が行われている間も、位相制御追尾処理部１１０２は、広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことを継続する。位相制御追尾処理部１１０２が広いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことを継続するため、上述した実施例の効果に加え、タイミング制御部１１２８は、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないレベルになる直前に、選択部１１８に位相制御追尾処理部１１０２により入力されるべき相関ピークを擬似距離算出部１１４に入力するように指示することができる。狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことができないレベルになる直前に指示できるため、上述した実施例よりも長い時間マルチパス低減部１１０４により、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことにより、相関ピークを求める処理を継続できる。長い時間マルチパス低減部１１０４により、狭いスペーシングによりC/Aコードのレプリカ信号の位相制御を行うことにより、相関ピークを求める処理を継続できるため、反射波により誤差がより小さい相関ピークによる位相遅延量を算出できる。
【０１０６】
本実施例によれば、GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置が提供される。
【０１０７】
該GNSS受信装置は、
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置であって、
前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する位相制御追尾処理部としての、第１の相関ピーク検出部と、
マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出するマルチパス低減部としての、第２の相関ピーク検出部と、
前記測位信号の信号強度を検出する位相制御追尾処理部及びマルチパス低減部としての、信号強度検出部と、
前記第１の相関ピーク検出部と前記第２の相関ピーク検出部との間で、前記測位信号の入力先を切り替える切り替え部と、
前記切り替え部に対して、前記信号強度が所定の閾値以上である場合に前記第２の相関ピーク検出部に入力する指示を行い、前記所定の閾値未満である場合に前記測位信号を前記第１の相関ピーク検出部に入力する指示を行う信号強度レベル判定部と、
前記第２の相関ピーク検出部により検出されるべき相関値に基づいて、前記測位信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定するマルチパス判定部と、
該マルチパス判定部により前記測位信号がマルチパスの影響を受けていると判定された場合に、前記第２の相関ピーク検出部により検出されるべき相関値に基づいて、前記第２の相関ピーク検出部により前記相関値のピークを検出することが継続できるかどうかを判定する位相制御判定部と、
該位相制御判定部により継続できないと判定された場合、前記測位信号を前記第１の相関ピーク検出部に入力するように前記切り替え部に指示するタイミング制御部と、
前記第１の相関ピーク検出部又は前記第２の相関ピーク検出部により検出された相関ピークに基づいて、擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて、位置を算出する擬似距離算出部及び測位演算部としての、測位演算部と
を有する。
【０１０８】
さらに、
前記第１の相関ピーク検出部は、第１の位相間隔により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出し、
前記第２の相関ピーク検出部は、前記第１の位相間隔よりも狭い第２の位相間隔により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する。
【０１０９】
移動体が低速走行又は停止している際に、マルチパスの影響を受けた信号を受信した場合でも、衛星追尾を外さずに、測位を継続できる。測位を継続できるため、測位率を向上させることができる。
【０１１０】
さらに、
前記測位信号には、直接波と反射波とが含まれ、
前記タイミング制御部は、前記位相制御判定部により前記マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出することが所定の時間継続できると判定されない場合、前記反射波の位相が前記直接波に対して90度ずれたタイミングで、前記測位信号を前記第１の相関ピーク検出部に入力するように前記切り替え部に指示する。
【０１１１】
マルチパス誤差低減技術により測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出することが所定の時間継続できると判定されない場合に、マルチパス誤差低減技術により測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出することができる間に、第１の相関ピーク検出部に切り替えることができる。
【０１１２】
さらに、
前記マルチパス判定部は、前記第２の相関ピーク検出部により検出される２つ相関値の差に基づいて、前記測位信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定する。
【０１１３】
第２の相関ピーク検出部により検出される２つ相関値の差に基づいて、該差が予め設定された相関値差閾値以上である場合にマルチパスの影響を受けていると判定し、該差が予め設定された相関値差閾値未満である場合にマルチパスの影響を受けていないと判定する。
【０１１４】
さらに、
前記位相制御判定部は、前記第２の相関ピーク検出部により検出される２つ相関値の差の符号が切り替わる回数に基づいて、前記マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出することが所定の時間継続できるかどうかを判定する。
【０１１５】
第２の相関ピーク検出部により検出される２つ相関値の差の符号が切り替わる回数に基づいて、該切り替わり回数が所定の切り替わり回数閾値未満である場合に移動体が低速走行又は停止していると判定し、該切り替わり回数が所定の切り替わり回数閾値以上である場合に移動体が通常走行していると判定する。
【０１１６】
さらに、
前記マルチパス誤差低減技術には、ナローコリレータ、アーリレートスロープ、ストロボコリレータ、及びマルチパス推定遅延ロックループのいずれかが含まれる。
【０１１７】
ナローコリレータ、アーリレートスロープ、ストロボコリレータ、及びマルチパス推定遅延ロックループのいずれかによりマルチパスの影響を低減できる。
【０１１８】
本実施例によれば、GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置における測位方法が提供される。
【０１１９】
該測位方法は、
GNSS衛星から送信される測位信号に基づいて測位演算を行うGNSS受信装置における測位方法であって、
前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第１の相関ピーク検出ステップと、
マルチパス誤差低減技術により前記測位信号とC/Aコードのレプリカ信号との間の相関値のピークを検出する第２の相関ピーク検出ステップと、
前記測位信号の信号強度を検出する信号強度検出ステップと、
前記第１の相関ピーク検出ステップと前記第２の相関ピーク検出ステップとの間で、切り替える切り替えステップと、
前記信号強度が所定の閾値以上である場合に前記第２の相関ピーク検出ステップに切り替え、前記所定の閾値未満である場合に前記第１の相関ピーク検出ステップ切り替える信号強度レベル判定ステップと、
前記第２の相関ピーク検出ステップにより検出されるべき相関値に基づいて、前記測位信号がマルチパスの影響を受けているかどうかを判定するマルチパス判定ステップと、
該マルチパス判定ステップにより前記測位信号がマルチパスの影響を受けていると判定された場合に、前記第２の相関ピーク検出ステップにより検出されるべき相関値に基づいて、前記第２の相関ピーク検出ステップにより前記相関値のピークを検出することが継続できるかどうかを判定する位相制御判定ステップと、
該位相制御判定ステップにより継続できないと判定された場合、前記第１の相関ピーク検出ステップに切り替える指示を行うタイミング制御ステップと、
前記第１の相関ピーク検出ステップ又は前記第２の相関ピーク検出ステップにより検出された相関ピークに基づいて、擬似距離を算出し、該擬似距離に基づいて、位置を算出する測位演算ステップと
を有する。
【０１２０】
以上、本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に従った装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
【符号の説明】
【０１２１】
２  高周波処理部
４  衛星捕捉部
６  コリレータ部
８  擬似距離算出部
１０  GNSS受信装置
１００  GNSS受信装置
１０２  アンテナ
１０４  高周波処理部
１０６  衛星捕捉部
１０８  切り替え部
１１０  マルチパス誤差低減部
１１０２  位相制御追尾処理部
１１０４  マルチパス低減部
１１２  切り替え判定部
１１２２  信号強度レベル判定部
１１２４  マルチパス判定部
１１２６  位相制御判定部
１１２８  タイミング制御部
１１４  擬似距離算出部
１１６  測位演算部
１１８  選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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