(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体に搭載される衛星信号受信機であって；  この衛星信号受信機は、測位タイミングの時刻までに受信できた複数の衛星の衛星信号をそれぞれ復調する手段と；  それぞれの復調データについてその復調データの先頭から測位タイミングの時刻までの経過時間を算出する手段と；  復調した複数の復調データ及び算出した経過時間を測位タイミングの時刻と共に記憶する手段と；  を備えることを特徴とする衛星信号受信機。
【請求項２】
衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体に搭載される衛星信号受信機であって；  この衛星信号受信機は、測位タイミングの時刻までに受信できた複数の衛星の衛星信号をそれぞれ復調する手段と；  それぞれの復調データについてその復調データの先頭から測位タイミングの時刻までの経過時間を算出する手段と；  それぞれの復調データに衛星信号の送信時刻データが含まれているかを判断する手段と；  送信時刻データが含まれているときはその送信時刻と算出した経過時間と測位タイミングの時刻と予め用意してある衛星軌道情報とから当該移動体の位置を演算する手段と；  演算した測位位置を記憶する手段と；  を備えることを特徴とする衛星信号受信機。
【請求項３】
記憶した複数の復調データ、経過時間及び測位タイミングの時刻を無線送信する手段；  を備えることを特徴とする請求項１に記載の衛星信号受信機。
【請求項４】
衛星信号の連続受信時間幅に特別の制約を生じない移動体または地上に設定される衛星信号受信機であって；  この衛星信号受信機は、複数の衛星が一定周期で送信する衛星信号を少なくともその１周期の期間内または複数周期の期間内受信取得してそれぞれの復調データを形成する手段と；  復調した複数の復調データを記憶する手段と；  を備えることを特徴とする衛星信号受信機。
【請求項５】
記憶したデータと請求項１に記載の衛星信号受信機が蓄積したデータとから請求項１に記載の衛星信号受信機を搭載する移動体の位置を演算する手段；  を備えることを特徴とする請求項４に記載の衛星信号受信機。
【請求項６】
請求項３に記載の衛星信号受信機の無線送信信号を受信復調する手段と；  記憶したデータと受信復調した受信データとから請求項３に記載の衛星信号受信機を搭載する移動体の位置を演算する手段と；  を備えることを特徴とする請求項４に記載の衛星信号受信機。
【請求項７】
演算した測位位置信号を無線送信する手段；  を備えることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の衛星信号受信機。
【請求項８】
無線送信されて来る測位位置信号を受信復調する手段と；  復調した測位位置信号を参照して受信取得すべき衛星信号を選定する手段と；  を備えることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の衛星信号受信機。
【請求項９】
衛星信号の送信時刻データを含む復調データを無線送信する手段；  を備えることを特徴とする請求項４に記載の衛星信号受信機。
【請求項１０】
衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体に搭載される衛星信号受信機であって；  この衛星信号受信機は、測位タイミングの時刻までに受信できた複数の衛星の衛星信号をそれぞれ復調する手段と；  それぞれの復調データについてその復調データの先頭から測位タイミングの時刻までの経過時間を算出する手段と；  他の衛星信号受信機が無線送信する信号を受信復調する手段と；  受信復調した各衛星毎の復調データから衛星信号の送信時刻データを抽出する手段と；  抽出した送信時刻と算出した経過時間と測位タイミングの時刻と予め用意してある衛星軌道情報とから当該移動体の位置を演算する手段と；  演算した測位位置を記憶する手段と；  を備えることを特徴とする衛星信号受信機。
【請求項１１】
電波の受信が可能な状態かを検出する手段と；  電波の受信が可能となっても、前回測位するためのデータを記憶した時点からの経過時間が所定時間以下のときは受信動作等を休止する手段と；  を備えることを特徴とする請求項１、同２、同３、同１０の何れかに記載の衛星信号受信機。
【請求項１２】
電波の受信が可能な状態かを検出する手段と；  電波の受信が可能なときにのみ動作電源をオンにする手段と；  を備えることを特徴とする請求項１、同２、同３、同１０の何れかに記載の衛星信号受信機。
【請求項１３】
電波の受信が可能な状態かを検出する手段と；  電波の受信が可能となったときそれまでに蓄積したデータを圧縮して送信系へ送出する手段と；  を備えることを特徴とする請求項３に記載の衛星信号受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の周回衛星の衛星信号を受信し移動体の位置の測位を行うのに用いる衛星信号受信機に係り、特に衛星信号の連続受信時間幅に大幅な制約のある移動体の位置の測位方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、車両、船舶や航空機等の移動体の測位は、複数の周回衛星が一定周期で送信する衛星信号を利用して行われている。以下、図２を参照して概要を説明する。図２は、衛星信号の一部についての送受信のタイミング関係を示すが、衛星信号は、先頭を示す特殊信号部とこれに後続するデータ部とからなり、データ部には当該衛星信号の送信時刻や当該衛星の軌道情報等の各種のデータが設定される。
【０００３】
衛星信号は、スペクトラム拡散信号であり、ドップラ偏移を含む信号である。衛星信号受信機は、各衛星からの衛星信号をスペクトラム逆拡散して追尾を行いつつ復調し、復調した信号列から特殊信号を検出し、それに後続する当該衛星信号の送信時刻ＴＳ０を抽出し、また衛星軌道情報を取り出す。
【０００４】
衛星信号受信機は、この受信・復調・データ抽出の動作を任意に定めた測位タイミングの時刻Ｔr2まで繰り返し行う。図示例では、衛星の送出時刻ＴS2が測位タイミングの時刻Ｔr2に対応する。受信機は、測位タイミングの時刻Ｔr2までに受信された衛星信号から次のようにして時刻ＴS2と時刻Ｔr2の時間差を求め、衛星との距離を求め、位置を求める。
【０００５】
測位は、通常４個以上の衛星Ｓi(ｉ＝１、２、３、４……）を用いて行う。まず、衛星Ｓi が特殊信号を送信した時刻ＴS0（Ｓi)と受信機が時刻Ｔr2に受信したデータを衛星Ｓiが送出した時刻ＴS2（Ｓi)との時間差Ｔd0（Ｓi)を求め（数式１）、その結果から測位タイミングの時刻Ｔr2に対応する時刻ＴS2（Ｓi)を求める（数式２）。
【０００６】
【数１】
Ｔｄ０（Ｓｉ）＝ＴＳ２（Ｓｉ）−ＴＳ０（Ｓｉ）
【０００７】
【数２】
ＴＳ２（Ｓｉ）＝ＴＳ０（Ｓｉ）＋Ｔｄ０（Ｓｉ）
【０００８】
次に、時刻ＴＳ２と時刻Ｔｒ２の時間差を求め、それに衛星信号の波長λを掛けて衛星Ｓｉ  との距離（擬似距離データ）Ｌ（Ｓｉ）を求める（数式３）。
【０００９】
【数３】
Ｌ（Ｓｉ）＝λ×｛Ｔｒ２−ＴＳ２（Ｓｉ）｝
【００１０】
そして、４個以上の衛星Ｓｉ  の位置をそれぞれの復調信号列から取り出した軌道情報から求め、それと擬似距離データＬ（Ｓｉ）とから当該移動体の位置の測位演算を行う。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように衛星を利用した移動体の測位では、各衛星の復調した信号列からプリアンブルたる特殊信号を見付け出し、それに後続するデータ部から送信時刻や軌道情報を取り出すが、衛星の軌道情報の全てを収集するには、連続して３０秒以上受信する必要がある。
【００１２】
ところが、例えば殆ど海中で生活する鯨等の移動経路を調査するためそれらの移動体に衛星信号受信機を背負わせる場合を考えると、鯨等の移動体が衛星電波を受信できるタイミングは、鯨等が海面から身体半分を出して遊泳している等、海面近くにいるときであるので、連続して衛星電波を受信できる時間幅は数秒であることが多い。
【００１３】
そうすると、例えば図２において、時刻Ｔｍ０で衛星電波を受信できる状態となった場合、時刻Ｔｍ０以前の信号は受信できず時刻Ｔｍ０から時刻Ｔｒ２までの衛星信号しか受信できないから、特殊信号を受信できず、送信時刻ＴＳ０を取得できず、時間差｛ＴＳ２（Ｓｉ）−ＴＳ０（Ｓｉ）｝を求めることができないので、結局測位ができないという問題がある。
【００１４】
この場合、移動体側で連続して受信できる時間幅が３０秒以下でも、別の常時衛星電波を受信できる位置で収集した衛星軌道情報を利用できるようにすれば測位は可能であるが、どのように構成するかが問題となる。
【００１５】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、その目的は、連続して衛星電波を受信できる時間幅が大幅に制約される移動体の測位を可能にする衛星信号受信機を提供することにある。
【００１６】
【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衛星信号受信機は次の如き構成を有する。
即ち、第１発明の衛星信号受信機は、衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体に搭載される衛星信号受信機であって；  この衛星信号受信機は、測位タイミングの時刻までに受信できた複数の衛星の衛星信号をそれぞれ復調する手段と；  それぞれの復調データについてその復調データの先頭から測位タイミングの時刻までの経過時間を算出する手段と；  復調した複数の復調データ及び算出した経過時間を測位タイミングの時刻と共に記憶する手段と；  を備えることを特徴とする。
【００１７】
第２発明の衛星信号受信機は、衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体に搭載される衛星信号受信機であって；  この衛星信号受信機は、測位タイミングの時刻までに受信できた複数の衛星の衛星信号をそれぞれ復調する手段と；  それぞれの復調データについてその復調データの先頭から測位タイミングの時刻までの経過時間を算出する手段と；  それぞれの復調データに衛星信号の送信時刻データが含まれているかを判断する手段と；  送信時刻データが含まれているときはその送信時刻と算出した経過時間と測位タイミングの時刻と予め用意してある衛星軌道情報とから当該移動体の位置を演算する手段と；  演算した測位位置を記憶する手段と；  を備えることを特徴とする。
【００１８】
第３発明の衛星信号受信機は、第１発明の衛星信号受信機において、記憶した複数の復調データ、経過時間及び測位タイミングの時刻を無線送信する手段；  を備えることを特徴とする。
【００１９】
第４発明の衛星信号受信機は、衛星信号の連続受信時間幅に特別の制約を生じない移動体または地上に設定される衛星信号受信機であって；  この衛星信号受信機は、複数の衛星が一定周期で送信する衛星信号を少なくともその１周期の期間内または複数周期の期間内受信取得してそれぞれの復調データを形成する手段と；  復調した複数の復調データを記憶する手段と；  を備えることを特徴とする。
【００２０】
第５発明の衛星信号受信機は、第４発明の衛星信号受信機において、記憶したデータと第１発明の衛星信号受信機が蓄積したデータとから第１発明の衛星信号受信機を搭載する移動体の位置を演算する手段；  を備えることを特徴とする。
【００２１】
第６発明の衛星信号受信機は、第４発明の衛星信号受信機において、第３発明の衛星信号受信機の無線送信信号を受信復調する手段と；  記憶したデータと受信復調した受信データとから第３発明の衛星信号受信機を搭載する移動体の位置を演算する手段と；  を備えることを特徴とする。
【００２２】
第７発明の衛星信号受信機は、第５発明または第６発明の衛星信号受信機において、演算した測位位置信号を無線送信する手段；  を備えることを特徴とする。
【００２３】
第８発明の衛星信号受信機は、第１発明または第３発明の衛星信号受信機において、無線送信されて来る測位位置信号を受信復調する手段と；  復調した測位位置信号を参照して受信取得すべき衛星信号を選定する手段と；  を備えることを特徴とする。
【００２４】
第９発明の衛星信号受信機は、第４発明の衛星信号受信機において、衛星信号の送信時刻データを含む復調データを無線送信する手段；  を備えることを特徴とする。
【００２５】
第１０発明の衛星信号受信機は、衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体に搭載される衛星信号受信機であって；  この衛星信号受信機は、測位タイミングの時刻までに受信できた複数の衛星の衛星信号をそれぞれ復調する手段と；  それぞれの復調データについてその復調データの先頭から測位タイミングの時刻までの経過時間を算出する手段と；  他の衛星信号受信機が無線送信する信号を受信復調する手段と；  受信復調した各衛星毎の復調データから衛星信号の送信時刻データを抽出する手段と；  抽出した送信時刻と算出した経過時間と測位タイミングの時刻と予め用意してある衛星軌道情報とから当該移動体の位置を演算する手段と；  演算した測位位置を記憶する手段と；  を備えることを特徴とする。
【００２６】
第１１発明の衛星信号受信機は、第１発明、第２発明、第３発明、第１０発明の何れかの衛星信号受信機において、電波の受信が可能な状態かを検出する手段と；  電波の受信が可能となっても、前回測位するためのデータを記憶した時点からの経過時間が所定時間以下のときは受信動作等を休止する手段と；  を備えることを特徴とする。
【００２７】
第１２発明の衛星信号受信機は、第１発明、第２発明、第３発明、第１０発明の何れかの衛星信号受信機において、電波の受信が可能な状態かを検出する手段と；  電波の受信が可能なときにのみ動作電源をオンにする手段と；  を備えることを特徴とする。
【００２８】
また、第１３発明の衛星信号受信機は、第３発明の衛星信号受信機において、電波の受信が可能な状態かを検出する手段と；  電波の受信が可能となったときそれまでに蓄積したデータを圧縮して送信系へ送出する手段と；  を備えることを特徴とする。
【００２９】
【作用】
次に、前記の如く構成される本発明の衛星信号受信機の作用を説明する。
本発明では、移動体側で連続して受信できる時間幅が数秒と大幅に制約される場合でも別の常時衛星電波を受信できる位置で収集した衛星軌道情報を利用すれば測位は可能である点に着目して衛星信号受信機を２種類用意し、それぞれの受信機で復調データを記憶するようにし、衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体の測位を衛星信号の連続受信時間幅に特別の制約を生じない移動体または地上に設定される衛星信号受信機において行う（第１発明、第３発明〜第９発明）。
【００３０】
また、本発明では、衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体に搭載される衛星信号受信機において、衛星信号の連続受信時間幅に特別の制約を生じない移動体または地上に設定される衛星信号受信機から送信時刻データを含む復調データを取得して測位を行い記憶する（第１０発明）。
【００３１】
更に、本発明では、衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体に搭載される衛星信号受信機において衛星信号の送信時刻データを受信できるチャンスがある点に着目し、予め衛星の軌道情報を用意して当該受信機において測位を行い記憶する（第２発明）。
【００３２】
以上のように本発明によれば、衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体の測位を従来と同様に衛星信号を利用して行うことができる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る衛星信号受信機を示す。本実施例の衛星信号受信機は、移動体側の受信機（図１（ａ））と固定点側の受信機（図１（ｂ））とからなる。移動体側の受信機（図１（ａ））は、例えば鯨のように衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体に搭載される。固定点側の受信機（図１（ｂ））は、衛星信号の連続受信時間幅に特別の制約を生じない移動体（例えば船舶）または地上に設定される。共に、動作用バッテリ６（１６）で動作し、時計７（１７）を内蔵する。
【００３４】
移動体側の受信機（図１（ａ））では、衛星信号追従装置２が、衛星信号受信アンテナ１で受信された各衛星からの衛星信号をスペクトラム逆拡散して追尾を行いつつ、任意に定めた測位タイミングの時刻Ｔｒ２（図２）までに受信できた複数の衛星の衛星信号をそれぞれ復調すると共に、それぞれの復調データについてその復調データの先頭から測位タイミングの時刻Ｔｒ２までの経過時間を算出し、復調した複数の復調データ及び算出した経過時間を測位タイミングの時刻Ｔｒ２と共に追従データ記憶装置３（１３）に記憶させることを行う。そして、記憶内容が、データ変調装置４を介したデータ送信アンテナ５から無線送信される。
【００３５】
具体的には、移動体側の受信機（図１（ａ））は、時刻Ｔｍ０（図２）で衛星電波を受信可能となったとすれば、この時刻Ｔｍ０から測位タイミングの時刻Ｔｒ２までの衛星信号が受信処理される。図２の例で言えば、時刻ＴＳ１で送信された衛星送信データが時刻Ｔｍ０以降の時刻Ｔｒ１で受信されるから、時刻ＴＳ１から時刻ＴＳ２の期間内に送信された衛星送信データが移動体側の受信機（図１（ａ））に取り込まれる。
【００３６】
従って、移動体側の受信機（図１（ａ））では、時刻ＴＳ１から時刻ＴＳ２までの経過時間Ｔｄ１（Ｓｉ）を求め（数式４）、それをその期間内の復調データと測位タイミングの時刻Ｔｒ２と共に記憶し、無線送信することになる。
【００３７】
【数４】
Ｔｄ１（Ｓｉ）＝ＴＳ２（Ｓｉ）−ＴＳ１（Ｓｉ）
【００３８】
一方、固定点側の受信機（図１（ｂ））では、衛星電波の受信に特別の制約はないので、衛星信号追従装置１２は、複数の衛星が一定周期で送信する衛星信号を少なくともその１周期の期間内または複数周期の期間内受信取得してそれぞれの復調データを形成し、それぞれの復調データを追従データ記憶装置１３に記憶させる。この復調データは、送信時刻ＴＳ０（図２）及び軌道情報の全てを含むものである。従って、この復調データには、時刻ＴＳ１から時刻ＴＳ２の期間内に送信されたデータも含まれる。
【００３９】
また固定点側の受信機（図１（ｂ））では、衛星信号の受信処理とは別に、移動体側の受信機（図１（ａ））が無線送信した信号がデータ受信アンテナ１４を介したデータ復調装置１５で復調され、時刻ＴＳ１（Ｓｉ）から時刻ＴＳ２（Ｓｉ）までの期間内に送信されたデータの内容と、時刻ＴＳ１（Ｓｉ）から時刻ＴＳ２（Ｓｉ）までの経過時間Ｔｄ１（Ｓｉ）と、測位タイミングの時刻Ｔｒ２とが測位位置演算装置１８に提供される。
【００４０】
そこで、測位位置演算装置１８では、追従データ記憶装置１３から各衛星Ｓｉ  の復調データを取り出し、時刻ＴＳ１（Ｓｉ）から時刻ＴＳ２（Ｓｉ）の期間内に送信されたデータの内容を照合して時刻ＴＳ０から時刻ＴＳ１までの経過時間Ｔｄ２（Ｓｉ）を特定し（後述の数式６）、その時刻から測位タイミングの時刻Ｔｒ２に対応する時刻ＴＳ２（Ｓｉ）を求める。
【００４１】
即ち、測位タイミングの時刻Ｔｒ２に対応する時刻ＴＳ２（Ｓｉ）は、数式５となるが、第３項の（ＴＳ２（Ｓｉ）−ＴＳ１（Ｓｉ））は移動体から取得しているので、結局ＴＳ０（Ｓｉ）からＴＳ１（Ｓｉ）までの経過時間Ｔｄ２（Ｓｉ）を求めれば（数式６）、時刻ＴＳ２（Ｓｉ）を求めることができることになる。
【００４２】
【数５】
0003560667.tif 000002
【００４３】
【数６】
Ｔｄ２（Ｓｉ）＝ＴＳ１（Ｓｉ）−ＴＳ０（Ｓｉ）
【００４４】
このようにして求めた時刻ＴＳ２（Ｓｉ）と移動体から取得した測位タイミングの時刻Ｔｒ２とを前記数式３に適用すれば、従来と同様に擬似距離データＬ（Ｓｉ）を求めることができ、移動体の位置を測位できる。つまり、移動体の移動経路を取得できる。
【００４５】
本実施例では、移動体は受信処理したデータをそのまま送信するように構成したが、送信時間が数秒であるという移動体の特質を考慮して電波の受信が可能の状態となったときにそれまでのデータを圧縮して送信するようにしても良い。
【００４６】
最も、移動体は受信処理したデータを送信せずに保持しておき、後日取り出して固定点側の受信機に与えて測位するようにしても、同様に移動体の移動経路を取得できる。
【００４７】
また、電波の受信が可能となっても、前回測位するためのデータを記憶した時点からの経過時間が、希望の記憶間隔時間以下のときは受信処理等の動作をしないようにしても良い。このようにすれば移動体の記憶装置の記憶容量を節約できる利点がある。
【００４８】
更に、本実施例では、移動体側は測位結果は受け取らない構成であるが、移動体側で測位結果は受け取る構成とすれば、移動体側で受信すべき衛星信号の選定を迅速に行える利点がある。
【００４９】
加えて、測位演算は固定点側の受信機で行うようにしたが、移動体側の受信機に衛星軌道情報を予め用意しておき、移動体側で衛星信号の特殊信号を受信できるとき、また固定点側から送信時刻データを含む復調データを取得できるときには移動体側で測位演算を実施し記憶するようにもできる。
【００５０】
なお、移動体が電波を受信可能であるかは、例えば電界強度検出器で空間を飛びかう電波（放送電波等）を所定レベルで受信できるかで判断しても良く、また水中であればテスト端子間を流れる電流値により判断しても良い。そして、電波を受信可能である期間だけ電源の供給を行うようにすれば、消費電流を低減できる利点がある。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の衛星信号受信機は、移動体側で連続して受信できる時間幅が数秒と大幅に制約される場合でも受信できたデータを記憶し、それを別の常時衛星電波を受信できる位置で設定した受信機に送って測位し（第１発明、第３発明〜第９発明）、また、衛星軌道情報を予め用意しておき、衛星信号の送信時刻データを受信できるときや別の常時衛星電波を受信できる位置に設定した受信機から送信時刻データを取得したときは自ら測位を行う（第２発明、第１０発明）。従って、本発明によれば、衛星信号の連続受信時間幅が大幅に制約される移動体の測位を従来と同様に衛星信号を利用して行うことができる効果がある。なお、第１１発明では記憶容量を節約でき、第１２発明では消費電流を低減でき、第１３発明では移動体の特質に適したデータ送信が行える等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る衛星信号受信機を示し、（ａ）は移動体側の衛星信号受信機の構成ブロック図、（ｂ）は固定点側の衛星信号受信機の構成ブロック図である。
【図２】擬似距離データの測定方法の説明図である。
【符号の説明】
１，１１  衛星信号受信アンテナ
２，１２  衛星信号追従装置
３，１３  追従データ記憶装置
４  データ変調装置
５  データ送信アンテナ
６，１６  動作用バッテリ
７，１７  内蔵時計
１４  データ受信アンテナ
１５  データ復調装置
１８  測位位置演算装置
【図１】
0003560667.tif 000003
【図２】
0003560667.tif 000004