(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＳ通信方式によって、ＧＰＳ衛星からの信号をロックオンし、所定ワード分の航法データを所定の転送速度で読み込むとともに、各航法データのうち１ワード目のプリアンブルデータを検索し、そのデータを先頭として再度前記航法データを読み込み、この結果各航法データのうち、２ワード目のＺカウンタの値が＋１された状態を検出することにより、フレーム同期を確認し、これ以後フレーム同期を行うようにしたＧＰＳ受信機において、
前記受信機がロックオフした時点でのビットフレーム情報を記憶するととともに、受信機の再サーチ・トラッキング中に、前記記憶内容に基づいて仮想的航法データを前記転送速度と同一の転送速度で追跡する動作を実行する仮想追跡手段と、
前記受信機の再サーチ・トラッキングの結果実データが再生され、１ワード分の実データを取得した時点において、この実データのパリティを比較チェックする手段とを備え、
前記パリティが一致しているならば、再フレーム同期とすることを特徴とするＧＰＳ受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ衛星から送られてくる航法データが一旦ロックオフした場合における測位作業の連続性を確保できるとともに、再フレーム同期までの時間を短縮できるようにしたＧＰＳ受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密測位などに用いられるＧＰＳ受信機では、複数のＧＰＳ衛星から送信される電波のうちの民生用のＣ／ＡコードをＳＳ拡散方式により復調するＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を備えている。
【０００３】
このＤＳＰは、電波の逆拡散とデータの復調を行い、同時に複数個の衛星電波を処理できるように、多チャンネルで構成され、利用可能な全ての衛星を捕捉しつつその中から測位誤差が最小となる衛星の組合わせを選択し、各衛星から送られる航法データを用いて測位を行う。
【０００４】
ところで、衛星から送られるナビゲーションメッセージのフォーマットは、図１に示すように、３０ビットを１ワードとする１〜１０ワード分のメッセージデータが含まれる。
【０００５】
このうち一番目のワードの最初には、プリアンブルデータ（各衛星に特有なデータ）が８ビット、最後の６ビットを誤り訂正符号としてのパリティビットに割当てている。
【０００６】
二番目のワードには、先ずＺカウントがあり、その後データが続き、最後の６ビットをパリティビットに割当てており、以下、各ワードの最後に６ビットずつパリティビットが設けられている。
【０００７】
そして、ＧＰＳ受信機が逆拡散による同期補足に成功し、電波をロックオンした状態では、５０ｂｐｓの転送速度で送られてくる信号を各ワードのランダムな位置から捕捉開始することになるため、このままではデータとして用いることができず、最初にその信号の中からワード１の先頭を検出することによって初めてデータとして用いることができる。
【０００８】
この場合において、先頭の検出は、プリアンブルデータに頼っており、その衛星に固有のコードである８ビットの１、０、１、０・・・のパターンの組合わせによって判断できることと、Ｚカウンタの値を判断することで、先頭を検出でき、その後は、必要とするデータが何ビットから何ビット目にあるかは、そのフォーマットに応じた受信機内蔵のアプリケーションにより自動的に判断できるので、以後は必要とするビット箇所を用いた測位判定動作を実行できる。
【０００９】
このフレーム同期を判定するための手法としては、電波をロックオンしてからの検出された１、０、１、０・・・・の数列のうちから、受信機が内蔵するプリアンブルパターンと実際のプリアンブルメッセージとが一致すると、これを頭の候補として、次のＺカウントを取り出して、再度数列を流し、次ぎにくるワード１のプリアンブルの一致と、Ｚカウントが＋１であると、フレーム同期したと判断し、以後はその航法データを見失わないように同期追跡する。
【００１０】
しかしながら、このような従来のＧＰＳ受信機には、以下に説明する技術的な課題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、ＧＰＳ衛星信号は、本来きわめて弱い信号なので、遮蔽部の陰となったり、低仰角の衛星などにおいては、電力レベルが減少し易いため、捕捉作業中にこれらの何らかの障害でロックオフしてしまい易い。
【００１２】
一旦ロックオフした場合には、得られたデータを全てクリアーし、再度ロックオンした時点で同様の動作を繰返すため、再ロックまでの時間が長いものとなっており、連続測位の障害になっていた。
【００１３】
すなわち、衛星からのデータの転送速度は５０ｂｐｓであり、１０ワード全部のメッセージを取込むまでの時間は１ワード３０ビットなので、例えばプリアンブルデータの後で（図１のＡの時点より以降）でデータが再生されたとすると、３０×１０×１／５０＝６ｓｅｃ必要であり、これを再度繰返し、Ｚカウントで＋１であるか否かを検索するとその検索に要する最大時間は、
６×２＋（３０＋９）×１／５０＝１２．７８ｓｅｃもの時間がかかることになり、ロックオフしてから再生の時間を含んで、この間は全く測定不能状態となり、測位の連続性が失われることになる。
【００１４】
本発明は、以上の問題を解決するものであって、その目的とするところは、再フレーム同期を短時間で行えるようにしたＧＰＳ受信機を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、ＳＳ通信方式によって、ＧＰＳ衛星からの信号をロックオンし、所定ワード分の航法データを所定の転送速度で読み込むとともに、各航法データのうち１ワード目のプリアンブルデータを検索し、そのデータを先頭として再度前記航法データを読み込み、この結果各航法データのうち、２ワード目のＺカウンタの値が＋１された状態を検出することにより、フレーム同期を確認し、これ以後フレーム同期を行うようにしたＧＰＳ受信機において、前記受信機がロックオフした時点でのビットフレーム情報を記憶するととともに、受信機の再サーチ・トラッキング中に、前記記憶内容に基づいて仮想的航法データを前記転送速度と同一の転送速度で追跡する動作を実行する仮想追跡手段と、前記受信機の再サーチ・トラッキングの結果電波をロッオンし、実データが再生され、１ワード分の実データを取得した時点において、この実データのパリティを比較チェックする手段とを備え、前記パリティが一致しているならば、再フレーム同期とすることを特徴としている。
すなわち、本発明によれば、各ワードの最後の６ビットのデータがパリティに割り付けられており、前のワードの２９、３０ビットと、１から２４ビット目までから計算したパリティとに同じものが入っていることに着目したものである。
従って、本発明では、最大２ワード分の転送時間で実測値と計算値のパリティが一致するか否かにより、そのデータが化けているか否かを判定できるようにし、これによって最大１．２ｓｅｃで再フレーム同期を確認できることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図２は、本発明が適用されるＧＰＳ受信機のハードウエア構成を示すブロック図、図３は、同ハードウエアのＣＰＵの内部構成を示すブロック図である。
【００１８】
先ず図２において、本発明に係るＧＰＳ受信機は、アンテナ１からの１．５ＧＨｚの信号をＲＦ２，ＩＦ３を介してディジタル化した後、この信号をＤＳＰ４に入力する。
【００１９】
ＤＳＰ４内において入力された信号は、ミキサ５を介してローカルオシレータ６からの搬送波周期と同一の周波数信号を重畳され、同期補足する。
【００２０】
また、第二のミキサ７を介してＣ／Ａコード８を重畳し、同期補足したものを、アキュームレータ１０を介することで順次検出される加算データを同じくＣＰＵ９に入力している。
【００２１】
ＣＰＵ９の内部において、Ｃ／Ａエポックデータは、図３に示すように、エポックカウンタ１１、ビットカウンター１２、ワードカウンター１３、Ｚカウンター１４及びこれと並列するサブフレームカウンター１５に順次桁上げされつつカウントされる。
【００２２】
以上の各カウンターの構成は従来と同様であるが、本発明ではＣ／Ａエポックデータのタイムアウトカウンター１６を付加している。これは、ロックオフしてからの時間が長いと実データに対する誤差がでてくるからであり、ロックオフした後から所定時間経過することによってタイムオーバ信号を発生し、後述する再フレーム同期処理を停止し、通常処理を行うようになっている。
【００２３】
また、アキュームレータ１０の１ｍｓｅｃ積算値は、２０ｍｓｅｃアキュームレータ１７により５０ｂｐｓデータに再生され、３２ビットシフトレジスタ１８に蓄えられる。
【００２４】
以上の構成において、電源投入後最初の衛星のロック時においては、ＤＳＰ４は、従来と同様にロックオンしてからの検出された１、０、１、０・・・・の数列のうちから、受信機が内蔵するプリアンブルパターンと実際のプリアンブルメッセージとが一致すると、これを頭の候補として、次のＺカウントを取り出して、再度数列を流し、次ぎのプリアンブルの一致と、Ｚカウントが＋１であることで、フレーム同期したと判断し、以後はその航法データを見失わないように同期追跡する。
【００２５】
この状態から、一旦ロックオフすると、ＣＰＵ９は、図４に示す処理手順で再フレーム同期を実行する。先ずステップＡ１では、前記各カウンターが、ロックオフ以前と同様の処理を仮想的に繰り返す。
【００２６】
一方、ステップＡ２に示すように、ロックオフの時間がタイムアウトカウンター１６に設定された時間を越えると、ステップＡ３で、各カウンターの値をクリアーし、ステップＡ４に示す通常処理モードによりフレーム同期処理を行う。
【００２７】
ステップＡ２でタイムオーバーでないと判断された場合には、ステップＡ５で１ワード分（３０ビット分のデータ）が取得されると、ステップＡ６でパリティチェックが行われる。
【００２８】
このパリティチェックは、例えば、図１において、ワード３の最初であるＢ時点でデータが検出され始めても、次のワード４の最後の６ビットのデータがパリティに割り付けられており、前のワード３の２９、３０ビット目を使って１から２４ビット目までの未知数Ｘをあげ、でてくる答えが同じであればデータが一致するものとしている。従って、最大２ワード、１，２ｓｅｃでフレーム同期が終了する。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係るＧＰＳ受信機にあっては、ロックオフしてから再ロックするまでの時間が短時間であれば、従来に比べて再フレーム同期のための時間が短縮できるため、測位の連続性を保持するために好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧＰＳ衛星の航法メッセージの各ワードのフォーマットを示す説明図である。
【図２】本発明に係るＧＰＳ受信機のハードウエア構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同ハードウエアのＣＰＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】ロックオフ時の同ＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
４  ＤＳＰ
６  ローカルオシレータ
８  Ｃ／Ａコード
９  ＣＰＵ
１０  アキュームレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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