(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
８チャンネル以上のチャンネル数を有するＧＰＳ受信機における初期電波の捕捉方法において、
初期電波捕捉時に、前記チャンネルの全てを２チャンネルずつの組に分け、
各組のチャンネルに、同一軌道面を周回し、かつ、その軌道上で１８０°異なった位置にある２個の衛星をそれぞれ割り当てることを特徴とするＧＰＳ受信機における初期電波捕捉方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＧＰＳ受信機における初期電波捕捉方法に関し、特に、短時間に観測態勢を整えることができる初期電波捕捉方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＰＳ衛星を利用した移動体のナビゲーションシステムや、精密測量システムが近時注目されている。この種のシステムでは、ＧＰＳ衛星から発信される電波をＧＰＳ受信機で受けて、受信した電波信号に含まれている情報を解読して、受信地点の緯度，経度，高度などの必要な位置情報を得る。
【０００３】
ところで、ＧＰＳ受信機で観測を開始するためには、いずれかの衛星から発信される電波信号を捕捉する必要があり、このような電波を捕捉することは、通常、初期電波の捕捉方法と呼ばれていて、従来、以下に説明する２つの方法のいずれかが採用されていた。
第一の方法は、▲１▼受信地点の概略位置、▲２▼アルマナックデータ、▲３▼概略時刻により、受信できるはずの衛星を計算して、受信機のチャンネルに割り当てる方法。第二の方法は、ＰＲＮ番号の小さい順など順次ランダムに衛星を受信機のチャンネルに割り当てる方法。
【０００４】
しかしながら、このような初期電波の捕捉方法には、いずれも以下に説明する技術的な課題が指摘されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、前者の捕捉方法にあっては、▲１▼受信地点の概略位置、▲２▼アルマナックデータ、▲３▼概略時刻の何れか１つが欠けても受信できるはずの衛星を計算することができず、その結果、初期電波を捕捉できる衛星を受信機のチャンネルに割り当てることが不可能になり、観測を何時開始できるかを確定することができない。
【０００６】
また、後者の捕捉方法にあっては、確実に受信できる衛星を割り当てているとは限らず、順次一つずつ衛星を探索するため、初期電波捕捉までに時間がかかる原因となっていた。
この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、▲１▼受信地点の概略位置、▲２▼アルマナックデータ、▲３▼概略時刻のいずれも不明であっても短時間に観測できる態勢を整えることが可能なＧＰＳ受信機における初期電波捕捉方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、この発明は、８チャンネル以上のチャンネル数を有するＧＰＳ受信機における初期電波の捕捉方法において、初期電波捕捉時に、前記チャンネルの全てを２チャンネルずつの組に分け、各組のチャンネルに、同一軌道面を周回し、かつ、その軌道上で１８０°異なった位置にある２個の衛星をそれぞれ割り当てるようにした。
ＧＰＳ衛星は、合計六つの軌道面にそれぞれ４個ずつ、合計２４個配置され、どの地域でも約２４時間、５個以上の衛星の捕捉が可能であり、３次元測位を行うことが可能である。
この発明によれば、ＧＰＳ受信機は、８チャンネル以上のチャンネル数を有していて、これを２チャンネルずつの組に分けるので、少なくとも４つの軌道面の衛星を割り当てることができる。このとき、各組のチャンネルには、同一軌道面を周回し、かつ、その軌道上で１８０°異なった位置にある２個の衛星をそれぞれ割り当てるので、同一軌道面のうち一つの衛星は、必ず電波を受信できる位置にある。
つまり、地球は、ほぼ３６０°の球体であり、この地球上の任意の位置にＧＰＳ受信機を設置した際には、その位置において、概略１８０°の範囲内に存在する衛星の電波を受信することが可能である。
この場合、本発明では、ある地域において、２チャンネルの組のうち、一方のチャンネルが衛星からの電波を受信できないときには、このチャンネルに割り付けられた衛星が、その地域における地球の裏側に位置していることになる。
ところが、他方のチャンネルに割り当てられている衛星は、１８０°異なった位置にあるので、他方のチャンネルでは、衛星からの電波を確実に捕捉できる。
このような状態は、４つの軌道について同様であり、従って、本発明では、受信地点の概略位置，アルマナックデータ，概略時刻のいずれも不明であっても、測位に必要な４衛星を即時に捕捉することができる。
【０００８】
【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。図１に、本発明の測位原理を示す。同図に示すように地球の軌道Ａ上には、その軌道面に沿って等角度間隔に配置された４つの衛星Ａ１〜Ａ４が一周約１２時間で移動している。
【０００９】
なお、図では、軌道Ａは、円軌道として描かれているが、実際には、地球上約２０，２００Ｋｍ、傾斜角５５°の楕円軌道であり、図示した軌道Ａを含め、６つの軌道Ｂ〜Ｆにそれぞれ４つの衛星が等角度間隔に割り当てられている。
今、地球上のある位置を受信点Ｂとすると、４つの衛星Ａ１〜Ａ４のうちの二つ衛星Ａ３，Ａ４は、図の斜線で示すように、その受信点Ｂから見ると地球の陰に隠れ、電波を受信することができない。従って、この測定点Ｂでは、観測可能な衛星は、Ａ１及びＡ２である。
【００１０】
ここで、衛星Ａ１は、衛星Ａ３と地球の中心を挟んで１８０°対向する位置にあり、同じく衛星Ａ２は、衛星Ａ４と地球の中心を挟んで１８０°対向する位置にあって、いずれも一方が受信可能な状態にあるときは他方は確実に受信不可能な位置にあって、双方が同時受信可能にはならない。
つまり、一つの軌道Ａに対して衛星Ａ１と衛星Ａ３、または、衛星Ａ２と衛星Ａ４を組み合わせると、何れか一方を確実に捕捉できることになる。この状態は、他の軌道Ｂ〜Ｆについても同様である。
【００１１】
そこで、本実施例では、８チャンネル以上のチャンネル数を有するＧＰＳ受信機における初期電波の捕捉方法において、初期電波捕捉時に、チャンネルの全てを２チャンネルずつの組に分け、各組のチャンネルに、同一軌道面を周回し、かつ、その軌道上で１８０°異なった位置にある２個の衛星をそれぞれ割り当てるようにした。
【００１２】
より具体的に説明すると、図２には、８個のチャンネル数を有するＧＰＳ受信機におけるデジタルシグナルプロセッサの各チャンネル毎の割付の一例が示されている。同図において、８個のチャンネルは、それぞれ２つずつの４組、チャンネル１，２、チャンネル３，４、……チャンネル７，８に分けられている。チャンネル１には、軌道Ａにおける衛星Ａ１が割り当てられ、チャンネル２には、同一軌道Ａの１８０°対向する位置の衛星Ａ３が割り当てられている。
【００１３】
同様にしてチャンネル３，４には、軌道Ｂにおける衛星Ｂ１，Ｂ３が割り当てられ、チャンネル５，６には、軌道Ｃにおける衛星Ｃ１，Ｃ３が、チャンネル７，８には、軌道Ｄにおける衛星Ｄ１，Ｄ３がそれぞれ割り当てられている。
このように各チャンネルに衛星を割りあてると、図示しないＣＰＵの指令によりシーケンシャルに切り替わりつつスペクトラム逆拡散とデータの復調を行い、利用可能な全衛星を捕捉しつつ、測位がおこなわれる。
【００１４】
図３は、以上のように割付られたＧＰＳ受信機の初期電波捕捉手順を示すものであり、ＧＰＳ受信機の電源がオンされると、受信機に内蔵されたＣＰＵは、内蔵のバックアップメモリにアクセスして、その時点において、衛星を初期捕捉するために必要なアルマナックデータなどの有効な航法データが格納されているか否かを調べ、格納されているならばそのデータを用いて各衛星の位置を計算することができるので、初期化を終了する（以上ステップ１〜３）。
【００１５】
一方、バックアップメモリ内に必要なデータが格納されていない場合には、本発明による衛星の初期捕捉動作が開始される。
前述のごとくＧＰＳ受信機のチャンネルが８チャンネルあり、それぞれの軌道Ａ〜Ｄに対して１８０°対向する衛星が各チャンネルに割り当てられていると、各チャンネル毎に、それぞれの衛星の捕捉作業を行い、所定の経過時間を区切って、その情報を収集する（以上ステップ４〜６）。
【００１６】
この場合、前述したように、各軌道Ａ〜Ｄでそれぞれ１つの衛星は、その経過時間内に確実に捕捉されるので、合計４つの衛星からの情報が得られることになる。
次いで、捕捉した各衛星の航法データ中のアルマナック情報などから、現時点における捕捉可能な衛星を再計算し（以上ステップ７，８）、初期化を終了する（ステップ３）。
【００１７】
以上のように構成された初期電波の捕捉方法によれば、ＧＰＳ受信機は、８チャンネル以上のチャンネル数を有していて、これを２チャンネルずつの組に分けるので、少なくとも４つの軌道面の衛星を割り当てることができる。このとき、各組のチャンネルには、同一軌道面を周回し、かつ、その軌道上で１８０°異なった位置にある２個の衛星をそれぞれ割り当てるので、同一軌道面のうち一つの衛星は、必ず電波を受信できる位置にある。
【００１８】
従って、本発明では、受信地点の概略位置，アルマナックデータ，概略時刻のいずれも不明であっても、測位に必要な４衛星を即時に捕捉することができる。
なお、上記実施例において８チャンネルとしたのは、測位計算に利用可能な最低限四つの衛星を捕捉するための最低チャンネルであって、最もコストパフォーマンスの高いチャンネル数となっている。因みに６つの全軌道の衛星の初期捕捉を行うためには、１２チャンネルを必要とする。また、Ａ２−Ａ４、Ｂ２−Ｂ４、Ｃ２−Ｃ４、Ｄ２−Ｄ４の組み合わせに各チャンネルを割り付けても良いことは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
以上実施例により詳細に説明したように、本発明にかかるＧＰＳ受信機における初期電波の捕捉方法にあっては、受信位置の概略位置、アルマナックデータ、概略時刻などのデータがなくとも、測量に最小限必要な４衛星を短時間に受信出来るため、測位作業を短縮する上で好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測位原理を示す説明図である。
【図２】受信機のチャンネルと対応する軌道及び衛星に対する割付を示す説明図である。
【図３】初期電波捕捉の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ａ〜Ｄ                  軌道
Ａ１，Ａ３              １８０°対向する衛星
【図１】
0003626814.tif 000002
【図２】
0003626814.tif 000003
【図３】
0003626814.tif 000004