(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
世界的測位システム（以下、ＧＰＳ）航行信号から回復された選択擬似ランダム雑音コード信号を使用して指向測定値及び姿勢測定値を導出するために単一ＧＰＳ受信機と多数のアンテナとを使用し、方位角と仰角が指向応用で決定され、横揺れと縦揺れ及び片揺れが姿勢応用で決定されるＧＰＳ指向及び姿勢システムであって、
離隔距離が前記選択擬似ランダム雑音コードに対する相関間隔より有意に短いように１つの基礎に取り付けられた基準アンテナと少なくとも２つの互いに離間した従属アンテナと、
前記基準アンテナと前記従属アンテナとによって受信された前記ＧＰＳ航行信号のそれぞれのディジタル表示を供給する基準前置相関電子装置と各前記従属アンテナごとの従属前置相関電子装置と、
ＧＰＳ搬送信号のレプリカを発生する少なくとも１つのレプリカ搬送波発生装置と、
前記選択ＧＰＳ擬似ランダム雑音コード信号のレプリカを発生する少なくとも１つのレプリカコード発生装置と、
基準同相相関出力と基準直角位相相関出力とを発生するために、搬送波混合器と早期、即時、晩期コード相関器とを含み、基準ＧＰＳ信号と、レプリカ搬送信号と、レプリカコード信号とに応答する基準相関電子装置と、
前記各従属アンテナごとに、従属同相相関出力と従属直角位相相関出力とを発生するために、前記搬送波混合器と少なくとも即時従属コード相関器とを含み、従属ＧＰＳ信号と、レプリカ搬送信号と、レプリカコード信号とに応答する従属相関電子装置と、
前記基準アンテナで以て追跡するために前記基準同相相関出力と前記基準直角位相相関出力に応答し、かつ指向測定値又は姿勢測定値を計算するために前記基準同相相関出力と、前記基準直角位相相関出力と、前記従属同相相関出力と、前記従属直角位相相関出力とに応答するＧＰＳプロセッサと、
を含むことを特徴とするＧＰＳ指向及び姿勢システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、米国国防総省航行衛星（以下、ＮＡＶＳＴＡＲ）ＧＰＳ、特に、単一ＧＰＳ受信機及び多数のアンテナ（指向用に少なくとも２つ、及び姿勢用に少なくとも３つ）を使用して正確な指向測定値又は姿勢測定値を導出するＧＰＳシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＡＶＳＴＡＲ  ＧＰＳは、米国の国防衛星航行システムの１機関であり、宇宙セグメント（ＳＳ）内のＧＰＳ航行衛星の星座を使用してＧＰＳ信号及びデータを送信し、これらの信号及びデータから世界中の使用者セグメント（ＵＳ）が正確な位置、速度、時間を導出できる。
【０００３】
地上のＧＰＳ制御セグメントは、これらの宇宙セグメント内衛星の星座を追跡し、各ＧＰＳ衛星にその軌道特性についての天体位置推算表データ及びＧＰＳシステム時間を基準に衛星上原始時計を正確に同期させるために衛星時計修正パラメータを送信する。各ＧＰＳ衛星は、送信時間、衛星時計修正パラメータ、及び天体位置推算表データを含む・・航行メツセージデータを与えるＧＰＳ航行信号を、連続的に送信する。
【０００４】
このＧＰＳ航行信号は、Ｌ帯域内の２つの搬送周波数（１，５７５．４２Ｈｚの搬送周波数Ｌ１及び１，２２７．６Ｈｚに搬送周波数Ｌ２）を、次の２つの擬似ランダム雑音（以下、ＰＲＮ）コードでスペルクトル拡散変調して送信される。すなわち、（ａ）時間の精確測定を与える７日周期を持つ（各７日に一回のみそのＰＲＮコード信号順序を繰り返す）Ｐ−コード（精確用）、（ｂ）所与の衛星からのＧＰＳ航行信号の敏速探索及び捕捉を与える（かつより精確な信号へ切り替わるがしかしＰ−コードを捕捉するには難しい）１ｍｓの周期を持つＣ／Ａ−コード（クリヤ／アクセス又は粗／捕捉用）。搬送周波数Ｌ１及びＬ２の両方は、Ｐ−コード（１０．２３ＭＨｚ）で以て変調され、他方、Ｌ１のみがＣ／Ａ−コード（１．０２３ＭＨｚ）を搬送し、かつ各コード変調は、更に、５０Ｈｚ航行メッセージデータで以て変調される。
【０００５】
【発明が解決するための課題】
本発明が解決しようとする課題は、指向（方位角及び仰角）又は姿勢（横揺れ、縦揺れ又は仰角、及び片揺れ又は方位角）の精確な計算を可能にするＧＰＳ測定の経済的かつ高精度システムの設計である。更に特に、この設計問題は、ＧＰＳ受信機内で典型的に出会う分布誤差源を経済的に除去し又は制御し、正規の位置、速度、時間計算に加えて、正確なＧＰＳ指向又は姿勢にとって必要な精確な性能を達成する。これらの誤差源は、衛星時計、衛星電気通路、受信機発振器、コード発生器及び搬送波発生器、受信機電気通路、受信機時間バイアス誤差、衛星時計予測、天体位置推算表半径方向予測、電離層及びその他の大気圏信号通路、を含む。
【０００６】
従来のＧＰＳ航行（三次元内位置及び速度）の場合、使用者セグメントＧＰＳ受信機は、４つのＧＰＳ衛星を追跡して、この衛星の航行信号との同期をとり、その航行メッセージデータを回復する。これら４つの衛星までの距離は、信号走行時間を光速度で目盛ることによって決定され、この場合、送信時の各衛星の位置は関連する天体位置推算表パラメータから決定される。
【０００７】
（ＧＰＳシステム時間に同期させられた）精確時計を含むＧＰＳ受信機に対する必要性は、４つの衛星からの距離測定値の使用によって除去される。すなわち、位置に対する航行問題は、４つの未知数・・三次元内位置及び時計誤差（又は固定時間バイアス）・・によって特徴付けられ、３つの推定位置座標及びその受信機時間バイアスについての１つの推定値を与える４つの使用者位置方程式を要求する。更に、速度測定値は、この航行信号の搬送周波数内のドップラー偏移によって作られ、この受信機発振器の周波数内の誤差偏差は、４つの距離レート（ドップラー）方程式を使用することによって補償される。
【０００８】
各衛星から、このＧＰＳ受信機は、位置及び速度計算に使用される擬似距離測定値及び距離レート（ドップラー）測定値を得ることができる。擬似距離は、いずれかの距離測定に関連した固定受信機時間バイアスに対する補償前に信号走行時間と衛星位置に基づき追跡されたいずれかの衛星までの、この受信機時計に対しての、距離測定値である。
【０００９】
精確大地測量のような、ＧＰＳ指向応用の場合には、ＧＰＳ干渉計測技術が、（既知場所にある）基準アンテナと（未知場所にある）第２アンテナとの間の基準線ベクトルを高精確度で以て規定するために使用される・・典型的には、このベクトルは、比較的短い基準線に対して１ｍｍ以内に規定される。このベクトルは、基準アンテナに対する第２アンテナの距離と方向（方位角及び仰角）の両方を含む。このベクトルを使用して、未知アンテナの精確測位は、この測定されたベクトルを基準アンテナの既知測位に（同じ座標系内において）加算することによって計算される。
【００１０】
ＧＰＳ干渉計測は、基準ＧＰＳ受信機又はアンテナに対する第２ＧＰＳ受信機又はアンテナの場所の一次測位・・より精確には、アンテナ位相中心場所・・を与えるために２つの場所に関して差働的に処理された搬送波ドップラー位相測定値（以下、差働搬送波ドップラー位相測定値）を使用する（この「発明が解決しようとする課題」の末尾に列挙されている参考資料１，２，及び３を参照されたい）。この技術を、基準アンテナに対して三角形に配置された未知の場所における２つのＧＰＳ受信機又はアンテナについての差働搬送ドップラー位相測定値を使用して姿勢情報を得ることに拡張することができる・・２つの測定されたベクトルが、横揺れ、縦揺れ、及び片揺れによって特徴付けられる面を決定する。
【００１１】
いかなるＧＰＳ受信機設計においても、ＧＰＳ衛星の追跡は、搬送波との同期及びその変調、及びＧＰＳ航行信号からのＰＲＮコードを必要とし・・相関処理が搬送波追跡ループ及びコード追跡ループを確立し、これらの追跡ループが、選択ＧＰＳ搬送信号とＧＰＳコード（Ｐ−コード及びＣ／Ａ−コード）信号に、このＧＰＳ受信機内で発生された対応するレプリカ搬送信号及びレプリカコード信号を整列させる。特に、この受信機は、ＧＰＳコード信号とこの受信機レプリカコード信号との間の移相を測定することによって見掛け（擬似）走行時間を測定する・・この受信機レプリカコードは、（これらの搬送波追跡ループ及びコード追跡ループの誤差許容範囲内において）最大相関がレプリカコード信号と受信ＧＰＳコードとの間で達成されるまで偏移させられ、この偏移の時間量は測定擬似距離に対応する。
【００１２】
選択到来ＧＰＳ航行信号から回復されたＰ−コード又はＣ／Ａコードと対応する受信機内発生レプリカコードとの間の相関を維持するこの追跡処理は、１つの閉ループである。追跡されている各ＧＰＳ衛星ごとに、選択ＧＰＳコード信号及び搬送信号がその追跡チャンネルのコード相関器及び搬送波相関器のＧＰＳ入力に送られ、他方それらのレプリカ入力はその受信機内発生レプリカコード信号及び搬送信号を受ける。その結果のこれら相関器の出力は、同相（Ｉ）信号及び直角位相（Ｑ）信号に分割され、これらはコード誤差信号及び搬送波誤差信号に組み合わせられる。これらの誤差信号はコード追跡ループフィルタ及び搬送波追跡ループフィルタに送られ、その結果、レプリカコード信号発生器及び搬送信号発生器への修正信号を発生し、これらの修正された出力が１つの閉ループに従いこれらのコード相関器及び搬送波相関器に帰還される。
【００１３】
追跡を行う受信機に対するレプリカ状態は、次の２つの効果の関数に従い変化する。すなわち、（ａ）時間の関数としての衛星内のその信号変化速度に起因する時間効果、（ｂ）衛星と受信機アンテナとの間の物理的離隔距離に起因する位置効果。衛星とアンテナとの間の物理的離隔距離は、一般に、その衛星の軌道運動に起因して、かつ、動的使用者の場合は、そのアンテナ運動にも起因して絶えず変化し、これによって、そのコード信号及び搬送信号にドップラー効果を生じ、この効果はこのＧＰＳアンテナとその衛星アンテナとの間の正味視線相対運動に比例する。
【００１４】
指向応用の場合は、もし多数のアンテナ受信機又はアンテナが固定した場所にある、又は（堅牢な梁の両端などの）単一プラットフォームに取り付けられているならば、差働測定値は単一衛星に対する多数のアンテナについて作成される。この差働測定処理は、（その衛星に起因する）時間効果を除去し、その結果、（これらの多数のアンテナに起因する）相対位置効果のみが残る。相対位置測定値を測定しかつ処理することは、所望の指向ベクトル（少なくとも２つのアンテナの場合）又は姿勢ベクトル（少なくとも３つの非共直線的アンテナの場合）を生じる。
【００１５】
相対位置を測定するこの差働処理は、差働搬送波ドップラー位相測定と、普通、称される。差働搬送波ドップラー位相測定は、速度計算の場合に使用される距離レート（ドップラー）測定と混同されてはならない・・従来の距離レート計算は、別々のアンテナに到来するドップラー偏移ＧＰＳ信号間の位相差の精確な測定値を必要としない相当に粗なドップラー測定を使用する。これに反して、有意な指向又は姿勢正確度を達成するために、差働搬送波ドップラー位相測定は、別々のアンテナに到来する信号に対する搬送波位相差の高精度の測定を与えなければならない。
【００１６】
差働搬送波ドップラー位相測定に対して分離ＧＰＳ受信機を使用することは、これらの測定値の精度、またしたがって、これらの測定値を使用する指向又は姿勢計算に影響与える差働受信機誤差源を本来的に導入する。これらの誤差源は、衛星時計誤差、衛星電気通路誤差、受信機時計誤差、受信機電気通路誤差、発振器雑音、コード発生器及び搬送波発生器雑音、距離測定における時間バイアス誤差、衛星時計予測誤差、天体位置推算表半径予測誤差、及び電離層誤差、を含む。いくつかのＧＰＳ処理技術が、分離ＧＰＳ受信機の導入によって起こされる受信機誤差源を除去するために開発されている（「発明が解決しようとする課題」の末尾に列挙されている参考資料４，５、及び６を参照されたい）。
【００１７】
もしアナログ多重チャンネルＧＰＳ受信機が使用されるならば、他の有意な誤差源はチャンネル間バイアス誤差である・・たとえ校正されても、チャンネル間バイアスは、時間及び温度の両方の関数として変化する。前置相関アナログ−ディジタル変換を備える現行のディジタル多重チャンネルＧＰＳ受信機においては、別々の衛星からのアナログＧＰＳ信号は、共通のアナログ無線周波数（以下、ＲＦ）−中間周波数（以下、ＩＦ）前置回路を通過し、同じ量だけ遅延され、かつこのアナログ回路は全てのＧＰＳ信号に共通であるゆえに、共通のチャンネル間バイアスを生じる。差働ディジタル信号遅延通路は、精確に整合させられることができ、及び時間と温度に渡って高度に安定であり、その結果、別々の衛星に起因する（すなわち、別々のチャンネル内の）出力が指向及び姿勢測定値処理において互いに減算されるとき、この共通のチャンネル間バイアスが除去される。
【００１８】
たとえこれらの誤差源を除去又は中和することができても、三次元誤差源は、指向又は姿勢に使用される差働搬送波ドップラー位相測定値に次のような有意な影響を与える。（ａ）アンテナ差働位相中心の移動、（ｂ）差働多重通路、（ｃ）熱雑音。
【００１９】
理想的には、ＧＰＳアンテナ位相中心とこれら受信機相関器との間の全ての遅延路は等しく、したがって、差働測定値処理において打ち消し合うために、絶対測位が遂行されるとき理想ＧＰＳ受信機又はアンテナはそのＧＰＳアンテナ位相中心を航行させる。しかしながら、実際には、各ＧＰＳ衛星の仰角と方位角が変動すればアンテナ利得及び位相応答の変化は等しくないために、いずれのＧＰＳアンテナの位相中心の場所も追跡されるこれらの角の関数として移動する。これらのアンテナ位相中心の移動は、同じ方向を指向した位相整合アンテナを使用することによって最小化される、すなわち、それらの信号が差働処理されるとき、いかなる結果の誤差も打ち消し合う。
【００２０】
直接通路ＧＰＳ信号到来が、近傍のいくつかの反射面で反射された後に僅かに遅れて到来する関連多重通路信号によって損なわれるために、多重通路誤差が生じる。多重通路反射の有意な源は、ＧＰＳアンテナの水平線視界近く又はそれより下の反射面の場所である。これらの多重通路は、水平線近く又はそれより下のアンテナ利得を多重通路信号を排除するように充分に低くするアンテナ設計によって、最小化される。
【００２１】
差働搬送波ドップラー位相測定値の精度は、熱雑音によって最終的に制限されるが、この熱雑音はＧＰＳ航行信号の強度、受信機の雑音指数、及び追跡ループの帯域幅によって正確に予測可能である。したがって、ＧＰＳ受信機の設計の最終目標は、（位相中心移動及び多重通路を含む）残りの測定誤差源を熱雑音に比較して小さくなるように低減させることにある。指向又は姿勢応用に使用される差働搬送波ドップラー位相測定の場合には、適当な設計最終目標は、Ｌ帯域において・・０．５２８６ｍｍに相当する１，５７５．４２ＨｚのＧＰＳ搬送周波数Ｌ１に対して、及び０．６７８４ｍｍに相当する１，２２７．６ＨｚのＧＰＳ搬送周波数Ｌ２に対して、これらの誤差源を１搬送波サイクルについて１度に比較して小さくすることである。
【００２２】
したがって、分布誤差源を除去又は制御することによって精確な指向又は姿勢を可能とするような経済的なＧＰＳに対する必要性が存在する。
【００２３】
参考資料
１．  ボスラー，Ｊ．Ｄ．，及びＣ．Ｄ．ゴード，“  大地測位のための世界的測位システム（ＧＰＳ）の使用”測地紀要、ページ５５３−５６３、１９８０年（Ｂｏｓｓｌｅｒ，Ｊ．Ｄ．，ａｎｄ  Ｃ．Ｃ．Ｇｏａｄ，”Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｔｉｏｎｉｎｇ”，Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  Ｇｅｏｄｅｓｉｑｕｅ，ｐａｇｅｓ  ５５３−５６３，１９８３）。
２．  フェル．Ｐ．Ｊ．“  衛星の世界的測位システム使用大地測位”、測地科学科報告、報告番号２９９、参照番号ＤＭＡ  ＰＥ６３７０１Ｂ／３２０１／２４０、オハイオ州立大学研究財団、オハイオ、１９８０年６月（Ｆｅｌｌ．Ｐ．Ｊ．”Ｇｅｏｄｅｔｉｃ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ”，Ｒｅｐｏｒｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｄｅｐｅｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｅｏｅｔｉｃ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｒｅｐｏｒｔ  Ｎｏ．２９９，Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｎｏ．  ＰＥ６３７０１Ｂ／３２０１／２４０，Ｔｈｅ  Ｏｈｉｏ  Ｓｔａｔｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ  Ｏｈｉｏ，Ｊｕｎｅ，１９８０）。
３．  リモンディ，Ｂ．Ｗ．“  相対測地のための位相観測可能世界的測位システム（ＧＰＳ）の使用：モデル化、処理、及び結果”、宇宙研究センター、テキサス大学、オースチン、１９８４年５月（Ｒｅｍｏｎｄｉ  Ｂ．Ｗ．”Ｕｓｉｎｇｔｈｅ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）
Ｐｈａｓｅ  Ｏｂｓｅｒｖａｂｌｅｆｏｒ  Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｇｅｏｄｅｓｙ：Ｍｏｄｅｌｉｎｇ，Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄ  Ｒｅｓｕｌｔｓ”，Ｃｅｎｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｓｐａｃｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｔｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｘａｓ  ａｔ  Ａｕｓｔｉｎ，Ｍａｙ，１９８４）。
４．  エーシュケネジー，Ｖ．，Ｌ．Ｇ．アグロッティス，Ｊ．Ｈ．ヤウ，“  ＧＰＳ干渉計測位相アルゴリズム”、世界的測位システムによる精確測位に関する第１回国際シンポジウム報告・・ＧＰＳによる測位・・１９８５年、巻１、ページ２９９−３１３，１９８５年４月１５−１９、ロックヴィル、メリーランド（Ａｓｈｋｅｎａｚｉ  Ｖ．，Ｌ．Ｇ．Ａｇｒｏｔｉｓ，ａｎｄ  Ｊ．Ｈ．Ｙａｕ，”ＧＰＳ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｉｃ  Ｐｈａｓｅ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｒｅｃｉｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ・・Ｐｏｓｉｔｉｏｎｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ＧＰＳ・・１９８５，Ｖｏｌ．１，ｐａｇｅｓ  ２９９−３１３，Ａｐｒｉｌ  １５−１９，１９８５，Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，Ｍｄ．）。
５．  ヘンソン，Ｄ．Ｊ．，Ｅ．Ａ．カリヤー，Ｋ．Ｒ．シュナイダー，“  テキサス・インスツルメントＴＩ４１００ＧＰＳナビゲータの測地応用”、世界的測位システムによる精確測位に関する第１回国際シンポジウム報告・・ＧＰＳによる測位・・１９８５年、巻１、ページ１９１−２００、１９８５年４月１５−１９、ロックヴィル、メリーランド（Ｈｅｎｓｏｎ，Ｄ．Ｊ．  Ｅ．Ａ．Ｃｏｌｌｉｅｒ，ａｎｄ  Ｋ．Ｒ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ，”Ｇｅｏｄｅｔｉｃ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＴＩ４１００  ＧＰＳ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎＰｒｅｃｉｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ・・Ｐｏｓｉｔｉｏｎｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ＧＰＳ・・１９８５、Ｖｏｌ．１，ｐａｇｅｓ  １８１−２００，Ａｐｒｉｌ  １５−１９，１９８５，Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，Ｍｄ．）。
６．  リモンディ，Ｂ．Ｗ．“  ＧＰＳ搬送位相による結果が秒表示のセンチメートル−レベル調査の遂行：初期結果”、衛星測位に関する第４回測地シンポジウム報告、巻２、ページ１、２２９−１，２５０、１９８６年４月２８−５月２日、オースチン、テキサス（Ｒｅｍｏｎｄｉ，Ｂ．Ｗ．，”Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ  Ｃｅｎｔｉｍｔｅｒ−Ｌｅｖｅｌ  Ｓｕｒｖｅｙ  Ｒｅｓｕｌｔｓ  ｉｎＳｅｃｏｎｄｓ  ｗｉｔｈ  ＧＰＳ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐｈａｓｅ：Ｉｎｉｔｉａｌ  Ｒｅｓｕｌｔｓ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｔｈｓ  Ｆｏｕｒｔｈ  Ｇｏｄｅｔｉｃ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，Ｖｏｌ．２，ｐａｇｅｓ  １２２９−１２５０，Ａｐｒｉｌ  ２８−Ｍａｙ  ２，１９８６，Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多数のＧＰＳアンテナしかし単一ＧＰＳ受信機のみを使用して指向測定値又は姿勢測定値を導出する単一受信機使用ＧＰＳ指向又は姿勢システム及び方法に関する。
【００２５】
指向（方位角及び仰角）の場合は、最小構成は１つの堅牢な梁（又はその他の基礎）に取り付けられた２つのＧＰＳアンテナである。姿勢（横揺れ、縦揺れ又は仰角、及び片揺れ又は方位角）の場合は、最小構成は三角形配置されかつ１つの堅牢な梁（又はその他の基礎）に取り付けられた３つのＧＰＳアンテナである。いずれの場合においても、本発明においては、アンテナ間の空間距離は、選択ＰＲＮコードに対する相関間隔（Ｐ−コードに対しては±２９．３ｍ、及びＣ／Ａ−コードに対しては±２９３ｍ）内に充分収まらなければならない。本発明は、性能を向上するために、全てのオーバソリューション（以下、優解）応用（すなわち、指向の場合一列に配置された３つ以上のアンテナ、姿勢の場合１面内に配置された４つ以上のアンテナ、及び最小数より多い数のＧＰＳ衛星）を含む。
【００２６】
本発明の１つの様相において、その単一受信機使用ＧＰＳ指向又は姿勢システムは、ＧＰＳ航行信号から回復された選択ＧＰＳ搬送信号及び選択ＰＲＮコード（Ｐ−コード又はＣ／Ａコードのいずれか）信号から指向測定値又は姿勢測定値を導出する。このシステムは、単一ＧＰＳ受信機に結合された多数のアンテナを含む。
【００２７】
これらのアンテナ・・１つの基準アンテナ及び少なくとも１つの従属アンテナ・・は、アンテナ離隔距離がその選択ＰＲＮコードに対する相関間隔より充分に短いように、一定の空間関係において配位配置される。
このＧＰＳ受信機は、（ａ）基準前置相関電子装置及び基準相関電子装置、（ｂ）各従属アンテナごとに、従属前置相関電子装置及び従属相関電子装置、を含む。更に、このＧＰＳ受信機は、その選択搬波送信号のレプリカを発生する少なくとも１つのレプリカ搬送波発生器、及びその選択ＰＲＮコード信号のレプリカを発生する少なくとも１つのレプリカコード発生器、を含む。
この基準前置相関電子装置及び従属前置相関電子装置は、１つの選択衛星からこの基準アンテナ及び従属アンテナによって受信されたＧＰＳ航行信号の、それぞれ、基準及び従属ディジタル表示である基準ＧＰＳ信号及び従属ＧＰＳ信号を供給する。この基準ＧＰＳ信号及び従属ＧＰＳ信号は、それぞれ、前記基準相関電子装置及び従属相関電子装置に結合される。
【００２８】
この基準相関電子装置は、搬送波混合器及び選択数のコード相関器を含み、これらは、（ａ）基準ＧＰＳ信号、及び（ｂ）レプリカ搬送信号及びレプリカコード信号、に応答し、その結果、基準同相（Ｉ）相関出力及び基準直角位相（Ｑ）相関出力を供給する。また、この従属相関電子装置は、搬送波混合器及び少なくとも１つのコード相関器を含み、これらは（ａ）従属ＧＰＳ信号、及び（ｂ）レプリカ搬送信号及びレプリカコード信号、に応答し、その結果、従属同相（Ｉ）相関出力及び従属直角位相（Ｑ）相関出力を供給する。
【００２９】
１つのＧＰＳプロセッサは、（ａ）この基準アンテナで以てその選択衛星を追跡するために（従属アンテナは追跡を行う必要はない）基準Ｉ相関出力及び基準Ｑ相関出力と、（ｂ）従属Ｉ相関出力及び従属Ｑ相関出力とに応答し、これらの相関出力はこの追跡基準アンテナに対するこの従属アンテナの変位（指向）に比例して移相し、その結果、指向又は姿勢を計算する。
【００３０】
したがって、単一受信機指向技術は、次を解決する。すなわち、（ａ）基準アンテナに指定された１つの組の基準コード相関器から基準Ｉ相関出力及び基準Ｑ相関出力を得るために従来の基準アンテナ追跡ループを確立すること、（ｂ）従属アンテナに指定された少なくとも１つの従属相関器から従属Ｉ相関出力及び従属Ｑ相関出力を発生すること、（ｃ）位相差から指向を計算できるようにその位相差を決定するために（差働搬送波ドップラー位相測定値又は差働コード位相測定値を使用して）基準、従属それぞれのＩ相関出力信号及びＱ相関出力信号を処理すること。
【００３１】
本発明の更にいくつかの特別の様相においては、その基準相関電子装置は、早期（Ｅａｒｌｙ）コード相関器、即時（Ｐｒｏｎｍｔ，又はオンタイム（Ｏｎ−ｔｉｍｅ））コード相関器、晩期（Ｌａｔｅ）コード相関器（以下、これら３つを総称する場合ＥＰＬコード相関器）を含むことができ、他方、従属相関電子装置は１つの即時コード相関器のみを使用して実現される。指向測定値又は姿勢測定値は、次の関係に従いこの基準アンテナとこの従属アンテナとの間の搬送波位相差の計算に基づいている。
【００３２】
【数１】
Ｔａｎ−１（（  ＩＲＰ  ＊  ＱＳＰ−  ＱＲＰ  ＊  ＩＳＰ）  ／  （ＩＲＰ  ＊  ＩＳＰ＋  ＱＲＰ  ＊  ＱＳＰ））
【００３３】
ここに、  ＩＲＰ及び  ＱＲＰは基準アンテナについての、それぞれ、同相及び直角位相即時相関器出力、及び  ＩＳＰ及び  ＱＳＰは、従属アンテナについての、それぞれ、同相及び直角位相従属即時相関器出力、である。基準アンテナ追跡ループは、これらのＥＰＬ基準相関器からのＥＰＬ  Ｉ相関出力及びＱ相関出力を使用して、確立され、他方、上掲の搬送波位相差計算は、基準相関器及び従属相関器の両方からの即時Ｉ相関出力及び即時Ｑ相関出力を必要とするのみである。好適には、レプリカ搬送波発生器とレプリカコード発生器の単一の組が、基準アンテナ信号及び従属アンテナ信号の両方に共通に使用される。
【００３４】
指向又は姿勢計算のために差働搬送波ドップラー位相測定を使用する代わりとして、基準Ｉ，Ｑ相関出力及び従属Ｉ，Ｑ相関出力が、基準及び従属コード位相差測定値を計算するために使用される。
【００３５】
各チャンネルがエキストラ相関器（すなわち、典型的に追跡用に使用される前記ＥＰＬ相関器に追加される相関器）を含むＧＰＳ受信機の場合、その従属相関器は、これのエキストラ相関器のうちの少なくとも１つを使用して実現される。この実現においては、要求される追加のハードウエアは、各従属アンテナごとの１つの混合器である。探索中、捕捉を促進するために、従来のように全ての相関器が使用される。いったん衛星ロックが捕捉されると、従来の追跡ループが、追跡相関器からのＥＰＬ  Ｉ相関出力及びＱ相関出力を使用して、基準アンテナに対して確立される。現在遊んでいるエキストラコード相関器が、従属混合器を通して、従属アンテナからＧＰＳ信号を、適当なレプリカコードと共に、受信するように結合される・・上述の搬送波位相差計算には、１つの指定従属コード相関器から即時Ｉ相関出力及び即時Ｑ相関出力を供給するために少なくとも即時レプリカコードが、使用されるであろう。
【００３６】
本発明の技術的利点は、次を含む。すなわち、単一受信機ＧＰＳ設計は、経済的（ハードウエアの高度の共同性）及び精確（複数の分離ＧＰＳ受信機を使用する場合に出会い勝ちの分布誤差源の除去又は制御）であり、かつ指向及び姿勢の高度に正確な計算を可能にするＧＰＳ信号復調及び測定方法を提供する。この単一受信機使用ＧＰＳ指向又は姿勢システムは、慣性案内システムと関連して使用され、指向測定値又は姿勢測定値のみならず、また正確な校正値源を提供し、これによって低コストの慣性案内システムの使用を可能にする。
【００３７】
この受信機は、従来の相関ハードウエアを使用して、１つの基準アンテナを追跡し、その従属アンテナについての同相Ｉ相関出力及び直角位相Ｑ相関出力を供給するために各従属アンテナごとに１つの追加混合器及び１つの追加コード相関器をのみ追加し・・これらの従属Ｉ相関出力及び従属Ｑ相関出力は、その基準アンテナに対するその従属アンテナの絶対変位（指向）に比例して移相させられ、したがって、指向測定又は姿勢測定に使用される。レプリカ搬送波発生器及びレプリカコード発生器の共通の組が、ハードウエアの重複を最少化するために使用される。Ｐ−コード信号又はＣ／Ａ−コード信号のいずれかが、追跡、及び指向測定又は姿勢測定の両用に使用される。
【００３８】
関連するコード相関器からの基準Ｉ，Ｑ相関出力及び従属Ｉ，Ｑ相関出力は、差働的に処理されて、発振器雑音、コード発生器雑音、搬送波発生器雑音、及び時間バイアス誤差のような、可観ＧＰＳ内共通モード受信機誤差を最小化し、受信機誤差が（予測可能の）熱雑音によって主として特徴付けられるようにする。指向又は姿勢計算は、差働搬送波ドップラー位相測定値又は差働コード位相差測定値のいずれかに基づくことができる。
【００３９】
差働搬送波ドップラー位相測定値内の有効情報は、（そのアンテナ基準線の初期事前測定値に依存しないで）精確なアンテナ位相中心離隔距離について解を得るために使用され、アンテナ基準線離隔距離の正確な予測を与え、これが、更に、指向測定又は姿勢測定精度を向上する。更に、指標がこれら多数のかつ同等のＧＰＳアンテナ（基準アンテナ及び全ての従属アンテナ）の各々上の同じ物理的場所に精確に添付され、かつ１つのプラットフォーム上のこれらのアンテナを同等に方位をとらさせて、差働位相中心の移動を最少化し、これがＧＰＳアンテナに起因する誤差分布を低減する。
【００４０】
【実施例】
本発明による単一受信機使用ＧＰＳ指向又は姿勢システムの１実施例の詳細な説明は、次のように構成される。
【００４１】
１．  単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例
２．  差働搬送波ドップラー位相
２．１．  ＧＰＳ干渉計測
２．２．  あいまい性分解能
２．３．  指向ベクトル計算
３．  単一受信機指向技術
３．１．  基準及び従属相関
３．２．  搬送波位相差測定
３．３．  コード偏差粗測定
３．４．  可観指向
３．５．  誤差源
４．  実施例のＧＰＳ受信機
４．１．  アンテナ
４．２．  ＲＦ組立体
４．３．  アナログモジュール
４．４．  ディジタルモジュール
４．５．  ソフトウエア
５．  結論
【００４２】
本発明の実施例は、１つの堅牢な梁に取り付けられた２つのアンテナ（基準及び従属アンテナ）を使用して、精確な指向測定値を導出する単一受信機使用ＧＰＳ指向システムに関して説明される。
【００４３】
この詳細な説明は、１つの面を規定する１つのプラットフォーム上に取り付けられた１つの基準アンテナ及び少なくとも２つの従属アンテナを備えることによって、単一受信機使用ＧＰＳ姿勢実施例に、慣用的に、拡張可能である。更に、この詳細な説明は、１つの梁に基準アンテナと共直線的に取り付けられた３つの以上の従属アンテナを備える優解指向実施例に、及び１つのプラットフォーム上に取り付けられた４つ以上のアンテナを備え、これによって冗長性を通して性能を向上する優解姿勢実施例に、いずれも慣用的に拡張可能である。
【００４４】
１．  単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例    本発明の単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例は、図１及び図２に全体的に示されている。
【００４５】
図１を参照すると、単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例１０は、アンテナ構造１２を含み、後者は１つの堅牢な梁１６に取り付けられた２つのＧＰＳアンテナ１４及び１５を備える。アンテナ１４は、基準アンテナに指定され、アンテナ１５は従属アンテナに指定される。
【００４６】
基準アンテナ１４及び従属アンテナ１５は、アンテナ離隔距離がその選択ＰＲＮコードに対する相関間隔・・Ｐ−コードに対しては５８．６ｍ、又はＣ／Ａコードに対しては５８６ｍ、よりは有意に短くなるように、接近していなければならない。
【００４７】
ＧＰＳ航行信号（搬送波、ＰＲＮコード、及び航行メッセージデータ）は、ＧＰＳアンテナ１４及び１５によって受信され、かつＲＦ−ＩＦモジュール２１及び２２に印加され、後者は両アンテナに対する前置相関電子装置のＬ帯域ダウン変換部を構成する。
【００４８】
アナログモジュール３０は、基準ＩＦ  ＧＰＳ航行信号、従属ＩＦ  ＧＰＳ航行信号を、それぞれ、ポート１及び２に受信する。アナログモジュール３０は、両ポートに対して信号状態調整及びアナログ−ディジタル（以下、Ａ−Ｄ）変換を行い、これらの前置相関電子装置を完成し、かつこれら受信した基準ＩＦ  ＧＰＳ航行信号及び従属ＩＦ  ＧＰＳ航行信号に対する、それぞれ、分離相関電子装置を含む。
【００４９】
これらの基準前置相関電子装置及び従属前置相関電子装置は、その対応するアナログＧＰＳ航行信号をディジタル信号に変換し、これらのディジタル信号はその相関電子装置に入力される。これら基準及び従属相関電子装置は、レプリカコード信号及びレプリカ搬送信号を発生し、かつ混合器及びコード相関器を含み、後者がそのコードループ及び搬送波ループに対してＩ相関出力及びＱ相関出力を供給する。
【００５０】
ディジタルモジュール３５は、基準及び従属Ｉ，Ｑ相関器（ＬＥＰ相関器）出力を受信し、（ａ）従来の基準受信機追跡、及び（ｂ）本発明による指向測定値を得るために差働搬送波ドップラー位相処理を、実行する。基準受信機追跡に対しては、これらの基準相関電子装置及びこのディジタルモジュールが、基準受信機によって１つの選択衛星から受信したＧＰＳ航行信号を使用して、従来のＧＰＳ衛星追跡ループを確立する・・その従属アンテナは、本発明による指向又は姿勢の計算するために追跡をさせられる必要はない。
【００５１】
この単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例の場合は、このディジタルモジュールは、その基準アンテナ及び従属アンテナによって１つの選択衛星から受信されたＧＰＳ航行信号間の位相差を測定するために、その基準コード相関器及び従属コード相関器からの即時Ｉ相関出力及び即時Ｑ相関出力を処理する（３節参照）。このディジタルモジュールは、次いで、従来の差働搬送波ドップラー位相処理を使用して指向を計算する。
【００５２】
姿勢決定の場合は、そのＧＰＳ受信機は、追加ＧＰＳアンテナ、関連する前置相関電子装置、及びその相関電子装置に対する追加ポートを備えて構成される。
【００５３】
図２は、実施例のアンテナ構造４０を示し、この構造は約１ｍだけ離隔されて、堅牢な梁４５上に取り付けられた基準アンテナ４２及び従属アンテナ４４を含む。このアンテナ構造は、三脚又は移動体上に取り付けられるように構成可能である。
【００５４】
２．  差働搬送波ドップラー位相    本発明の単一受信機使用ＧＰＳ指向又は姿勢システムは、ＧＰＳ干渉計測に使用される従来の差働搬送波ドップラー位相処理を実現し、受信機誤差源を除去する処理技術を含む（「発明が解決しようとする課題」内に引用されている）。
【００５５】
これらの誤差処理技術は、広く離隔されたＧＰＳ受信機又はアンテナを使用する大地測量に関して開発されてきたが、しかし、梁１６の両端に取り付けられて狭い間隔をとった基準ＧＰＳアンテナ１４及び従属ＧＰＳアンテナ１５にも適用する。大地測量の場合におけるように、指向は、これら基準アンテナに対する位相中心と従属アンテナに対する位相中心との間に確立された基準線指向ベクトルに関する方位角及び仰角を決定することに係わる。
【００５６】
基準アンテナ又は受信機（既知の場所）、及び従属アンテナ又は受信機（未知の場所）を使用する測地応用と対照的に、単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例１０を使用する指向応用の場合は、基準アンテナ１４及び従属アンテナ１５は堅牢に取り付けられ、したがって、一緒に動くために、これら両アンテナ間の離隔距離、すなわち、基準線ベクトルの大きさは事前に充分に精確に判っている。しかしながら、方位角と仰角におけるこの梁の方向によって規定される基準線指向ベクトルの指向角は、未知であり、かつ典型的には変化する。
【００５７】
２．１．  ＧＰＳ干渉計測    測地応用に使用される同じベクトル計算が、基準アンテナ１４から従属アンテナ１５への相対方向を、したがって、所望の指向ベクトルを決定するのに使用される。
【００５８】
すなわち、従来の幾何学的原理は、基準アンテナ及び従属アンテナの物理的配置によって規定される線に対する指向角を確立し、また、従来のＧＰＳ干渉計測原理は、この指向角を計算するために差働搬送波ドップラー位相測定技術を提供する。特に、本発明の単一受信機使用ＧＰＳ指向技術は、可観搬送波ドップラー位相から指向を計算するためにこれらのＧＰＳ干渉計測技術を使用する。
【００５９】
指向用測地干渉計測技術は、（ａ）可観擬似距離のみ、又は（ｂ）擬似距離と可観搬送波ドップラー位相との組合わせ、のいずれかの差働処理に基づくことができる。
【００６０】
動的点測位においては、差働処理は可観擬似距離に適用され、１秒時定数フィルタによって行われる平滑（これは長い時間平均で以て改善される）で以て、約１から３ｍの指向ベクトルに対して相対正確度を生じる。干渉計測技術では、可観かつ連続的に計数された搬送波ドップラー位相もまた使用され、約１から３ｍｍの同じ平滑フィルタ時定数に対して、動的点測位よりも約３桁ほど正確な、差働正確度を生じる。
【００６１】
２．２．  あいまい性分解能    ＧＰＳ干渉計測技術は、搬送波ドップラー位相測定値に対する解空間内のあいまい性に係わり、このあいまい性を分解しなければならない。特に、搬送波ドップラー位相測定値は、ＧＰＳ搬送周波数の各波長ごとに繰り返し、この波長は搬送周波数Ｌ１の場合約１９ｃｍである。
【００６２】
したがって、基準アンテナと従属アンテナとの間での１つの選択衛星までの実際の路程差は、未知整数波長と正確に測定された位相差との和に相当する距離となるであろう。その結果、不確実領域内に多数の路程差解が存在し、各整数波長について、あいまい性問題を発生する。動的点測位は、干渉計測技術から導出される解空間を縮小するのに有効である。
【００６３】
図３ａは、基準アンテナ５１及び従属アンテナ５２を備える、単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例に使用されるような、アンテナ構造５０に関連するあいまい性問題を示す。基準アンテナ５１、従属アンテナ５２と衛星（Ａ），（Ｂ）との間の位相差測定値を取る影響は、衛星（Ａ）に対するＮ波長のあいまい性、及び衛星（Ｂ）に対するＭ波長のあいまい性である。この整数波長あいまい性を分解するための従来の解は、以下のように要約される。
【００６４】
第一に、基準アンテナに対する従属アンテナの解空間を、動的点測位によって与えられる不確実性の比較的小領域に狭めることができ、この小領域は非あいまいである。次いで、全ての可能な搬送波ドップラー位相解を、この不確実領域内で計算する、すなわち、多様な整数円計数を測定値の各組みについて試みて、これらの解が実行可能解であるかどうかをまず判定し、次いで、この実行可能解がその解空間内に存在するかどうかを判定する。
【００６５】
図３ｂは、基準アンテナ５１に対する従属アンテナ５２の解空間を示し、ここで、初期時間における解空間は実線格子５３によって、後期時間におけるそれは破線格子５４によって表示されている。可能解についてのヒストグラムが、維持される。偽解は、これらの衛星が標準線に対して運動するに連れて、移動し、真解を含むヒストグラムは、全ての他のヒストグラムより速く立ち上がり、とりわけ、解しきいに到達する。
【００６６】
基準アンテナ及び従属アンテナが１つのアンテナ構造５０上に取り付けられている単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例に対するあいまい性を解くことは、事前情報及び境界条件によって、容易にされる。更に、そのデータが両アンテナから取られかつ実時間処理されるゆえに、操作員は、あいまい性問題が解かれたかどうかを知ることができ、その処理を助援することさえもできる。
【００６７】
図３ｃは、従属アンテナ位相中心６１に対する解空間が、基準アンテナ位相中心６２の回りの薄い球形解空間殻６０に限定されることを示す。この球の公称半径は、これらのアンテナが指向取付け器上に堅牢に取り付けれたいるときのこれらのアンテナの公称アンテナ位相中心離隔距離である。解空間殻６０の厚さは、これら位相整合アンテナの最大差働位相中心移動に相当する。
【００６８】
解空間殻６０は、基準アンテナに対する球環セグメントとして指定される、局部レベルの上（典型的に）３０度と同下３０度によって規定されたセグメント６３及び６４内に指向ベクトルが存在するという、限定によって境界を設けられる。非あいまい性、しかし、雑音性の、可観差働擬似距離を使用する動的点測位は、その解空間を球形アパーチャ６５内の、球環セグメント６３に限定するという追加の境界条件を与える。この追加の境界条件は、その差働擬似距離測定値がいかに雑音性か、又はそれらのアンテナがいかに狭く間隔をとっているかに依存して、有効又は無効である。
【００６９】
課せられたこれらの境界条件で以て、その球形アパーチャ内のあいまい解の数が、最少化される。これらのあいまい性は、（測地解の場合に要求されるように）それらの衛星が運動するのを待機するか、又はその指向ベクトルを或る任意の適当な量だけゆっくり回転させるかのいずれかによって解かれるが、しかしその受信機が位相ロックを喪失ないように、行われる。この回転は、偽解を、再配置された球形アパーチャ外へ移動させるであろう。
【００７０】
この技術は、あいまい性問題を解くための１例であって・・いくつかの他の解決策も使用される。計装された傾斜計、及び磁束磁力計のような、外部センサの援用が、指向ベクトル境界条件を制約するのに使用され、更にこれによって、収束領域を本質的に１つの解に縮小する。収束時間は、その受信機の最初の航行固定の後の指向計算及び平滑化時間にまで短縮される。
【００７１】
第二に、追加の従属アンテナが、前からある従属アンテナよりも基準アンテナに接近して置かれる（非対称配置）。これら２つの従属アンテナの間で受信機の従属ポートを敏速にスイッチングすること（マルチプレクシング）によって、２つの組の干渉計測パターンが発生される。この解決策は、解の２つの異なる寸法の球形アパーチャ領域を生じ、ここで、これら両領域は同じ指向ベクトル解を含んでいなければなばいが、しかし、解収束はかなりのソフトウエア複雑性及びエキストラＲＦモジュールに加えてアンテナスイッチング回路を含み、その分の費用が加わる。
【００７２】
第三に、Ｐ−コード受信機が、両周波数Ｌ１及びＬ２を追跡するのに使用され、２つの異なる定在波パターンを発生し、これら両者に対して少数の解が同時に適合する。この解決策は、上掲二番目の代替解決策に類似しているが、しかし，追加のアンテナではなくＧＰＳ衛星のデュアル周波数能力を使用する。
【００７３】
２．３．  指向ベクトル計算    いったん、あいまい性問題が解かれると、その指向ベクトルは、本発明の単一受信機使用ＧＰＳ指向技術によって与えられる搬送波ドップラー位相測定値を使用して計算される（３節参照）。このような指向ベクトル処理は、従来のＧＰＳ指向技術によって達成される。
【００７４】
例えば、  “ＧＰＳを使用する姿勢予測”、ラース，Ｊ．及びワード，Ｐ．，米国航法学会の全国技術会議報告（サンマテオ、カルフォルニア、１９８９年１月２６日）（  ”Ａｔｔｉｔｕｄｅ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ＧＰＳ，”Ｒａｔｈ，Ｊ．ａｎｄ  Ｗａｒｄ，Ｐ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｆｒｏｍ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  （Ｓａｎ  Ｍａｔｅｏ，ＣＡ．Ｊａｎｕａｒｙ  ２６，１９８９））は、指向ベクトルの詳細な幾何学的説明を行っている。これは、可観指向の単一、次いで二重差働を取ることに対しての有理式を説明している。指向ベクトルを解くために必要な３つの未知数を含む３つの式は、二重路程差測定値によって展開される。
【００７５】
指向ベクトルに対する解のこの確定的解法は、あいまい性問題を解く間に使用される。その後、カルマンフィルタが、４つ以上のＧＰＳ衛星を追跡するときに有効な優解で以て方位角及び仰角を予測するために使用される。
【００７６】
３．  単一受信機使用指向技術    本発明の単一受信機使用ＧＰＳ指向技術は、その基準アンテナと従属アンテナとに到来するＧＰＳ航行信号の間の位相差を測定する。あいまい性問題を解くことから導出される整数波長（２．２節参照）と組み合わせられるとき、この位相差値は、その基準アンテナ及び従属アンテナによって確立された指向ベクトルを計算するために使用される。
【００７７】
単一受信機使用ＧＰＳ指向技術は、次を含む。すなわち、（ａ）この基準アンテナに指定された１つの組の基準コード相関器からの基準Ｉ相関出力及び基準Ｑ相関出力を得るために従来の基準追跡ループを確立すること、（ｂ）その従属アンテナに指定された少なくとも１つの従属相関器から従属Ｉ相関出力及び従属Ｑ相関出力を発生すること、（ｃ）位相差から指向が計算されるようにその位相差を決定するために（差働搬送波ドップラー位相測定値又は差働コード位相測定値を使用して）基準及び従属それぞれのＩ相関出力信号、Ｑ相関出力信号を処理すること。
【００７８】
３．１．  基準及び従属相関    この単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例の場合、実施例の多重チャンネルＧＰＳ受信機は、５つの衛星を同時に追跡するために５つのデュアルポートチャンネルを含む。各チャンネルは２つの搬送波混合器及び６つのコード相関器・・１つの搬送波混合器及び３つのコード相関器が従来のＧＰＳ追跡に使用され、他方、３つのエキストラ相関器が基準アンテナ入力信号に接続されかつ捕捉を促進するための探索中に使用される（これらは追跡中は、通常、遊んでいる）。
【００７９】
図４は、このようなデュアルポートチャンネル７０の機能図を与え、追跡及び指向の両用に構成された基準相関電子装置及び従属相関電子装置の両方を示す。この基準及び従属なる呼称は、指向動作中の（すなわち、追跡が確立されてしまってから後の）そのチャンネルの機能構成を反映している。
【００８０】
チャンネル７０内のこの基準相関電子装置は、１つの基準搬送波混合器７２、３つの基準コード相関器・・早期コード相関器７３、即時コード相関器（又はオンタイム、７４）、晩期コード相関器７５・・を選択ＰＲＮコード対して含む。この基準相関電子装置は、その基準アンテナを追跡させる追跡ループを確立するために使用される対応する基準Ｉ相関出力及び基準Ｑ相関出力を供給する。
【００８１】
チャンネル７０内のその従属相関電子装置は、１つの従属搬送波混合器７６、３つの従属コード相関器・・早期コード相関器７８、即時コード相関器７９、晩期コード相関器７７・・を選択ＰＲＮコード対して含む。この従属相関電子装置は、本発明により指向計算するために使用される対応する従属Ｉ相関出力及び従属Ｑ相関出力を供給する。
【００８２】
これらの基準及び従属相関電子装置は、Ｐ−コード又はＣ／Ａ−コードのいずれかを使用するように構成される。Ｃ／Ａ−コードに基づく受信機は割安であろうが、他方、優れた性能（高指向正確度）はＰ−コードを使用することのできる更に複雑な受信機から期待され、このことは多重通路誤差を最小化することが特に重要な場合には、なおさらである（３．５節参照）。したがって、ＰＲＮコードの選択は、コストと性能と間の比較的直載的設計選択に係わる。
【００８３】
チャンネル７０は、また、１つの共通レプリカ搬送波発生器８１及び１つの共通レプリカコード発生器８２を含み、後者は共通コードクロック発生器８３によってクロック駆動される。共通レプリカ搬送波発生器８１及び共通コードクロック発生器８２の両方共に、共通基準クロックに基準をとる。したがって、これらレプリカ搬送波発生器及びレプリカコード発生器、及び共通発振器（クロック）は、デュアルポート混合器及び相関器で共用される。これに代えて、専用レプリカ搬送波発生器及びレプリカコード発生器が共通クロックと共に使用され、この場合、１つの組が基準アンテナ信号に指定され、他の組が従属アンテナ信号に指定される。
【００８４】
これらの混合器及び相関器はディジタルであるために、重複するのにさほど追加の回路を必要とせず、特定応用集積回路（以下、ＡＳＩＣ）上に実現された場合に、特にそうである。
【００８５】
ＧＰＳ航行信号は、基準アンテナ９１及び従属アンテナ９２によって受信され、これらが指向ベクトルを確立する。説明の始めの方において示されたように、アンテナ離隔距離は選択ＰＲＮコードに対する相関間隔に比較して短くなければならない。
【００８６】
基準ＧＰＳ信号は、基準前置相関電子装置９３を通してチャンネル７０のポート１に印加され、次いで、基準相関電子装置に印加される。従属ＧＰＳ信号は、従属前置相関電子装置９４を通してチャンネル７０のポート２に印加され、次いで、従属相関電子装置に印加される。従来のディジタルＧＰＳ受信機設計においては、前置相関電子装置は前置増幅、Ｌ帯域ＧＰＳのＩＦへのダウン変換、及びそのＩＦにおいてのＡ−Ｄ変換を行う。
【００８７】
動作中、（ディジタル）基準ＧＰＳ信号が基準搬送波混合器７２に送られ、（ディジタル）従属ＧＰＳ信号が従属搬送波混合器７６に送られる。共通レプリカ搬送波発生器８１は、複素Ｉ信号及び複素Ｑ信号を発生し、これらの信号は共に基準搬送波混合器及び従属搬送波混合器に送られる。
【００８８】
基準搬送波混合器からの複素Ｉ出力及び複素Ｑ出力は、全て３つの基準コード相関器７３，７４，及び７５に送られる。同様に、従属搬送波混合器からの複素Ｉ出力及び複素Ｑ出力は、全て３つの従属コード相関器７７，７８，及び７９に送られる。
【００８９】
共通レプリカコード発生器８２は、これら３つの基準コード相関器及び３つの従属コード相関器に、選択ＰＲＮコードに対する（１チップの半分の位相間隔をとった）早期（Ｅ），即時（Ｐ），及び晩期（Ｌ）レプリカコードを送る。
【００９０】
このコード相関処理は、これら基準コード相関器及び従属コード相関器から、３つの対応する複素Ｉ相関出力及び複素Ｑ相関出力を生成する。基準Ｉ相関出力及び基準Ｑ相関出力は−−ＩＲＬ，ＱＲＬ；ＩＲＰ，ＱＲＰ；ＩＲＥ，ＱＲＥ−−で表示され、基準ＧＰＳ信号から生成され、受信機ベースバンドプロセッサによって従来のように処理され、かつ追跡される。デュアルポート構成の結果として、その従属アンテナに受信された対応するＧＰＳ信号は、３つの複素従属Ｉ相関出力及び複素従属Ｑ相関出力−−ＩＳＬ，ＱＳＬ；ＩＳＰ，ＱＳＰ；ＩＳＥ，ＱＳＥ−−で表示される相関出力を生成し−−これらは、同じＧＰＳ衛星を追跡する基準ＧＰＳに対してのこの従属アンテナの絶対変位（指向）に比例して移相する。すなわち、この比例移相は、これらの基準相関器によって生成された信号の従来の追跡の固有副産物としてこれらの従属相関器から導出される。
【００９１】
本発明の指向技術によれば、従属Ｉ相関出力及び従属Ｑ相関出力は、１つの衛星に対して可観ＧＰＳ指向を得るためにその基準Ｉ相関出力及び基準Ｑ相関出力と共に処理される。これらの複素Ｉ相関出力及び複素Ｑ相関出力によって可観指向を生成する実施例のベースバンドの式が３．２節及び３．３節に与えられている。
【００９２】
この単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例に対する設計は、連続ＧＰＳ指向測定又は姿勢測定にとって必要とされるハードウエア及びベースバンドソフトウエアを低減することに加えて、従来の多重受信機システムの勝る多数の利点を有する。例えば、レプリカ搬送波発生器、レプリカコード発生器、及び発振器が基準相関器及び従属相関器に共通であるから、これらの雑音源に起因する雑音は、可観量が指向測定値又は姿勢測定値を形成するゆえに差働処理されるときに共通モード雑音として打ち消し合う（たとえ専用レプリカ搬送波発生器及び専用レプリカコード発生器が使用されても、共通クロックが共通モード雑音の打ち消すのに有効である）。長期及び短期クロック雑音の両方は共通モードでありかつ可観ＧＰＳ信号が差働処理されるとき打ち消し合うから、高品質発振器又は原子周波数標準は不要である。基準アンテナの役割の指定は任意であり、したがって、もしアンテナ又は前置相関電子装置に故障が起こったならば、正規ＧＰＳ追跡機能を１つのアンテナから他のアンテナにスイッチすることができる。このことは、たとえ指向機能が使用不能になっても、正規追跡ＧＰＳモードに対する冗長性を付加する。
【００９３】
３．２．  搬送波位相差測定  実施例の場合、指向は差働搬送波ドップラー位相処理を使用して、かつ即時基準及び即時従属Ｉ，Ｑ相関出力を使用して、計算される。
【００９４】
基準及び従属搬送波ドップラー位相差測定値（すなわち、単一路程差）は、次の角度寸法で与えられる。
【００９５】
【数２】
ＴＡＮ−１（（ＩＲＰ＊ＱＳＰ−ＱＲＰ＊ＩＳＰ）／（ＩＲＰ＊ＩＳＰ＋ＱＲＰ＊ＱＳＰ））
【００９６】
ここに、ＩＲＰ及びＱＲＰは、基準アンテナについての、それぞれ、同相相関出力及び直角位相相関出力、ＩＳＰ及びＱＳＰは従属アンテナについての、それぞれ、同相相関出力及び直角位相相関出力。搬送波ドップラー位相差は基準ＧＰＳ信号及び従属ＧＰＳ信号の両方に関連する即時Ｉ相関出力及び即時Ｑ相関出力によっているので、その基準追跡ループ内のいかなるジッタもその従属信号にもまた出現し、したがって、有意な有害作用を与えることはない。
【００９７】
従属アンテナに受信されたＧＰＳ信号を追跡するために、特別の受信機ベースバンドソフトウエアを必要としない。結果の従属Ｉ相関出力及び従属Ｑ相関出力を読み取りかつ処理するソフトウエアのみが、必要とされる。
【００９８】
この同じ処理が、この受信機内の各チャンネルごとに繰り返される。
【００９９】
基準ＧＰＳ信号及び従属ＧＰＳ信号は、５０Ｈｚ航行メッセージデータ変調に関して本質的に同相であるから、その搬送波ドップラー位相差は、結果的に、データを打ち消す。それゆえ、基準及び従属搬送波位相差を、誤差を導入することなく、データ遷移に渡って時間平均することができる。
【０１００】
３．３．  コード偏差粗測定  差働搬送波ドップラー位相測定の代わりとして、基準及び従属コード位相差測定値（すなわち、単一路程差）が、早期、晩期基準Ｉ，Ｑ相関出力及び早期、晩期従属Ｉ，Ｑ相関出力を使用して、あいまい性を伴わず得られる。しかしながら、これらの測定値上の雑音は、搬送波ドップラー位相差測定値より数桁程度高い。
【０１０１】
例えば、もしＣ／Ａ−コードが使用されるならば、このコード偏差測定値は、搬送波ドップラー位相差測定値より、普通、３，０００倍雑音性である。これは、あいまい性分解に有効な粗測定値を生じるが、しかし、一般に、結果は不満足な指向及び姿勢測定値正確度になるであろう。
【０１０２】
差働擬似距離の場合は、未知受信機時間バイアスが、基準相関及び従属相関の両方に共通であり、したがって、差働測定値が形成されるとき、打ち消し合う。その結果、非あいまい基準及び従属コード遅延（距離）差の予測が行われる。
【０１０３】
コード偏差は、（２９３ｍのＣ／Ａ−コードチップ長に正規化された）次の式によって与えられる。
【０１０４】
【数３】
（ＲＬＥ  −ＲＥＥ  −ＳＬＥ  ＋ＳＥＥ  ）／（ＲＬＥ  ＋ＲＥＥ  ＋ＳＬＥ  ＋ＳＥＥ  ）
ここに、ＲＥＥ  ＝（ＩＲＥ２  ＋ＱＲＥ２  ）１／２  
ＲＬＥ  ＝（ＩＲＬ２  ＋ＱＲＬ２  ）１／２  
ＳＥＥ  ＝（ＩＳＥ２  ＋ＱＳＥ２  ）１／２  
ＳＬＥ  ＝（ＩＳＬ２  ＋ＱＳＬ２  ）１／２  
【０１０５】
ここに、ＩＲＥ２  及びＱＲＥ２  は同相及び直角位相基準早期相関出力、ＩＲＬ２  及びＱＲＬ２  は同相及び直角位相基準晩期相関出力、ＩＳＥ２  及びＱＳＥ２  は同相及び直角位相従属早期相関出力、ＩＳＬ２  及びＱＳＬ２  は同相及び直角位相従属晩期相関出力、である。
【０１０６】
このコード偏差測定は、搬送波ドップラー位相差測定に類似する操作を行う、すなわち、その測定値は基準Ｉ相関出力及び基準Ｑ相関出力の両方から導出され、したがって、その基準追跡ループ内のジッタは有意な有害作用を与えない。
【０１０７】
（同じく、２９３ｍのＣ／Ａ−コードチップ長に正規化された）このコード偏差に代わる関係は、次によって与えられる。
【０１０８】
【数４】
（１／ＳＬＯＰＥ  ）＊  （（Ｌ−Ｅ）／Ｌ＋Ｅ））＝０．５＊  （（Ｌ−Ｅ）／（Ｌ＋Ｅ））
ここに、Ｌ＝（ＩＳＬ２  ＋ＱＳＬ２  ）１／２  
Ｅ＝（ＩＳＥ２  ＋ＱＳＥ２  ）１／２  
ＳＬＯＰＥ  ＝２Ｃ／Ａチップ−１
【０１０９】
この場合は、コード偏差は従属Ｉ相関出力及び従属Ｑ相関出力のみによって与えられるが、これは、基準アンテナ信号は追跡されかつ従属アンテナコード位相は偏差するからである、すなわち、基準アンテナコード相関包絡線はその衛星からの到来ＰＲＮコードと整列し、他方従属アンテナコード相関包絡線はその距離偏差に正比例して傾斜するという仮定を設けているからである。この従属アンテナからの同じＰＲＮ信号についてのコード相関誤差特性は、したがって、そのコード距離差に等しい。
【０１１０】
基準アンテナ信号及び従属アンテナ信号の両方に係わるコード偏差測定式は、なんらの仮定も設けず、かつ更にジッタするおそれが少なく、したがって、上掲２つのコード偏差測定のうちの前者に似ている。
【０１１１】
３．４．  可観指向  単一受信機使用指向技術は、同じ衛星について可観指向が差働処理されるとき、これらの可観指向から、いずれも共通モードである局部基準クロック発振器雑音、レプリ搬送波発生器雑音、及びレプリカコード発生器雑音を除去する。
【０１１２】
結果として、ＧＰＳ受信機ハードウエアは単純化され、他方、指向正確性の最大化が達成可能である。この技術は、これら可観指向の長期平均を可能とするために原子周波数標準の使用を必要としない。可観基準指向及び従属指向がスペクトル拡散反相関レベルにおいて本質的に同等の時間整列を伴って得られ、これらの位相偏差が取られるとき可観指向の正確度を有意に向上する。
【０１１３】
可観主要ＧＰＳ指向は、基準アンテナ及び従属アンテナに、それぞれ、関連する早期、即時、晩期相関器の二重の組からのディジタルＩ出力データ及びＱ出力データである。これらの可観指向は、時間標識付けされ、かつそれらのそれぞれの衛星及びその受信機ベースバンドソフトウエア内のアンテナ原点で識別される。
【０１１４】
干渉計測技術を使用するＧＰＳ指向応用の場合は、正確度限界は、可観搬送波ループ（即時Ｉデータ及び即時Ｑデータ）の差働搬送波熱雑音誤差によって支配され、差働多重通路及び差働アンテナ位相中心移動に関連する誤差は熱雑音に比較して小さくされると仮定する（３．５節参照）。可観コードループ（早期Ｉ，Ｑデータ及び晩期Ｉ，Ｑデータ）は、Ｃ／Ａ−コードの実施例の受信機設計においては使用されず、これは、それらのアンテナが僅かに１ｍだけ離隔されており、かつその可観コードループ差働内の誤差が整数波長あいまい性（２．２節参照）の分解に有効であるには大き過ぎるためである。
【０１１５】
絶対不確実性のレベルは、図３ｃに示された球形解空間殻６０によって確立され、かつこの殻は可観搬送波ループ差働の処理において分解されなければならないあいまい性の初期レベルを規定し、これに対して、その搬送波ドップラー位相は周波数Ｌ１において各１９．０３ｃｍごとに繰り返す。周波数Ｌ１に５０Ｈｚデータ変調が載っているから、その入力搬送波位相は各２０ｍｓごとに１８０度の位相反転を受け、したがって、絶対位相は逆転することがある。このデータ変調は、その搬送波追跡ループ内のＣｏｓｔａｓループ（すなわち、Ｉ，Ｑループ）によって搬送波から除去される。データ変調遷移は両アンテナからの検出ＧＰＳ信号上で同等であるために、差働処理はこれらのデータ位相反転を打ち消す。
【０１１６】
非あいまい搬送波ドップラー位相測定値を得るために必要な、及び起こったサイクルの整数計数を維持するために必要な全ての情報は、ＧＰＳ指向機能に入力される（４．５節及び航行処理の下での図１０ａ参照）。実施例の受信機設計においては、絶対整数サイクル搬送波ドップラー位相あいまい性及び指向計算に対する解を得るために必要な処理は、外部プロセッサによって遂行され、及びこの計算に要求される平均第１差可観指向、衛星位置、及び使用者航行状態は、計装ポートを経由してこの外部プロセッサに供給される。実際には、全指向又は姿勢が、航行処理機能によって遂行されるであろう。
【０１１７】
５つの衛星についての優解を持つことの利点は、非あいまい解が収束する速度を上昇することである。いったん、その搬送波長の整数計数あいまい性が分解されたならば、欠けている搬送波サイクルは空転し、その解は収束を維持される。
【０１１８】
単一受信機使用ＧＰＳ指向技術は、（図５において、ＲＦ組立体とアナログモジュール上の１チップ上チャンネル（以下、ＣＯＡＣ）の入力との間の）不平等遅延長を持つ基準、従属前置相関電子装置、及び基準、従属相関電子装置に起因するその基準アンテナと従属アンテナとの間の不平等バイアスを除去するために、基準アンテナと従属アンテナとの可観二重差を使用する。これらのバイアスは、各アンテナ上で追跡される全ての衛星に共通であるが、しかし、これら２つのアンテナの間では共通ではない。二重差働アルゴリズムは、この不平等バイアスを除去し、したがって、それを校正することの必要性を回避する。
【０１１９】
実施例のＧＰＳ受信機設計においては、第一差は、これら２つの異なるアンテナが観察する同じ衛星からの可観指向の間の差である。第二差は、第１差について複数対の衛星間での差である。比較のために、測地応用においては、その第１差は、共通モードバイアスを除去するために同じアンテナが追跡する複数対の衛星間で取られる、次いで第２差が整合した複数対の第１差の間で取られる（代数的には、結果は、これらの差が取られる順序にかかわらず同一である）。
【０１２０】
３．５．  誤差源    ３．４節で論じられたように、それら可観指向の二重差を取ることは、ほとんどの通路遅延誤差源及びクロック誤差源を除去する。この測定における時間傾斜は、この処理における最大誤差源である。これに対する設計対策は、追跡する衛星当たりの共通受信機クロック、共通搬送波発生器、及び共通コード発生器であり、これらは基準アンテナ及び従属アンテナの両方からの信号を反相関するのに使用される。二重差を取った後に、熱雑音に起因する信号誤差は、実際に、２倍の率だけ増大しており、この熱雑音誤差を減少するためにフィルタ処理が使用される。
【０１２１】
熱雑音以外の、設計対策によって減少しなければならない有意な誤差源は、差働多重通路及び差働アンテナ位相中心移動である。
【０１２２】
実施例の受信機設計は、差働多重通路誤差の影響を最小化するけれども、この誤差源は、これらのアンテナ外部の反射面を制御することによってのみ、除去される。しかしながら、実施例の受信機は、遅い多重通路信号の到来を決して捕捉又は追跡しないように設計されており、この多重通路信号は、一方のアンテナに他のアンテナにおけると異なった移相を起こし、この差働搬送は位相測定値のもともと正確度に厳しい有害作用を与えるおそれがある。
【０１２３】
これらの影響は、たとえ使用者が静止していても、それらの衛星は多重通路反射器に対して運動していために、性質上時間的である。多重通路は、搬送波体雑音電力比（Ｃ／Ｎｏ）の異常揺らぎによって認識され、かつＧＰＳ衛星の下側領域内により多く反射面があるために、これらのＧＰＳ衛星に対する仰角が低いときに最悪になる傾向がある。
【０１２４】
差働多重通路に対する設計対策は、低い仰角における利得を抑制するために各アンテナの回りの接地面又はチョークリングの使用、実施例の受信機の５つのチャンネルによって与えられ、より高い仰角の衛星を追跡する優解の使用、及び（又は）１０度以下の仰角において鋭い利得ロールオフを持つＧＰＳアンテナの使用、を含む。
【０１２５】
差働アンテナ位相中心移動誤差は、これら２つのアンテナの位相中心の不平衡移動であって、観測に差働位置誤差を起こす。各アンテナの位相中心は、そのＧＰＳ衛星に対する見張り角の関数として利得特性の変化と共に移動し、かつ追跡される各衛星ごとに異なる。ほとんどの移動問題は水平線の近くで起こり、水平線近くではそのアンテナの利得は最も極端に変化する。
【０１２６】
様々な設計対策が使用される。すなわち、差働誤差を最小化するためにそれらのアンテナが、位相整合される。これら位相整合アンテナは、各アンテナ上の同じ基準点に正確に索引され、かつそれらの指標はその指向固定器上に注意深く整列させられる。正味誤差がその指向ベクトルに影響しないように、アンテナ利得特性が小さくされ、かつまた整合させられる。高い仰角の衛星が選択され、かつ優解の場合の第５衛星が追跡される−−これらの設計対策のうちの２つは、差働多重通路作用を最小化するのに使用される。
【０１２７】
４．  実施例のＧＰＳ受信機    本発明による単一受信機使用ＧＰＳ指向又は姿勢システムとして使用される実施例のＧＰＳ受信機は、米国、テキサスインツルメント社（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｕｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，）によって製造された改良ＡＮ／ＰＳＮ−９である。
【０１２８】
図５は、実施例のＧＰＳ受信機１００の機能ブロック線図であり、この受信機は主要なモジュールとして次を含む：（ａ）ＲＦ組立体１０２，（ｂ）アナログモジュール１０４，（ｃ）ディジタルモジュール１０６，（ｄ）制御兼表示モジュール１０８。更に、蓄電池及び電力スイッチング兼状態調整回路は、リギッドフレックスモジュール１０９内に含まれている。
【０１２９】
ＲＦ組立体１０２は、デュアルダウン変換設計である。２つのＬ１帯域フィルタ１１１及び１１２が、前置増幅器１１４の一方は前に、他方は後にあり、帯域外信号の除去を完遂する。ＩＦ帯域通過フィルタ１１６は、雑音等価帯域幅を約１．９ＭＨｚに狭める。２つのＧＰＳ航行信号は、ＲＦ組立体１０２内のこれら２つのＲＦモジュールから出力され、ＩＦにされてデュアルポートアナログモジュール１０４に入力される。
【０１３０】
アナログモジュール１０４は、ＩＦ  ＧＰＳ信号の（デュアル）信号状態調整増幅器１２２と、これに続く（デュアル）１ビットＡ−Ｄ変換器１２４を含む。Ａ−Ｄ変換器１２４は、出力を５つのＣＯＡＣ１２５の各々の（デュアル）入力ポートに供給する。その後、全てのＧＰＳ信号処理は、ディジタルモジュール１０６内のＧＰＳプロセッサの制御の下にディジタル回路で以て遂行される。
【０１３１】
ディジタルモジュール１０６は、ベースバンド処理を行い、コードループフィルタ及び搬送波ループフィルタを含む。ＧＰＳマイクロプロセッサ１３２は、可観ＧＰＳ指向を抽出して、航行及び入出力処理のような高レベル機能を遂行する。
【０１３２】
４．１．  アンテナ  各Ｌ１アンテナは、１つの保護低姿勢縦断面ラドーム内に含まれる交さストラップ式ダイポールアンテナである。この交さストラップ式ダイポールアンテナは、小さい差働アンテナ位相中心移動に起因する指向誤差を減少するように動作する。
【０１３３】
更に、基準アンテナ及び従属アンテナは、これらがアンテナ構造上において同じ方位に取り付けられるのを確実にするために、注意深く索引される。したがって、このアンテナ構造上に取り付けられかつ整列させられたとき、これらのアンテナは同じ方向を指向する。利得ロールオフ（したがって、移相）特性は充分に整合させられるから、このことは、（最高５つまでの）ＧＰＳ衛星に対する仰角が変化するに従いそれらのアンテナの差働位相中心移動を減少し、他方、可観指向を捕捉する。
【０１３４】
４．２．  ＲＦ組立体  図６に示されているように、各ＲＦ組立体１４０は、それぞれの（基準又は従属）Ｌ帯域内のＬ１アンテナからのＧＰＳ航行信号を受信する。
【０１３５】
ＲＦ組立体１４０は、低挿入損失の前置制限器１４１、低雑音の前置増幅器１４２、及び後置増幅器を使用してＬ１帯域フィルタ動作を遂行する。制限器１４１は、この受信機に高出力、帯域外送信機によって起こされる擾乱から前置増幅器１４２を保護するために使用される。前置増幅器１４２は、１．８ｄＢ雑音指数を特徴とするモノリシック設計である。この後置増幅器は、帯域外信号を更に除去するが、しかし、主として雑音帯域幅を制限しかつ第１周波数ダウン変換における雑音の抱き込みを防止する。
【０１３６】
Ｌ１  ＧＰＳ航行信号は、局部発振合成器１４４及び周波数ダウン変換器１４５を使用してＩＦに変化される。最終ＩＦ出力は、１２Ｖ無調整直流入力及び１２．７９９ＭＨｚ局部発振器入力と共に三路ダイプレクサ１４６に送られ、後者はこれら３つの信号を適当に分離する。
【０１３７】
４．３．  アナログモジュール  図７に示されるように、デュアルポートアナログモジュール１５０は、２つの遠隔ＲＦモジュールから２つのＩＦ信号を受信する。これらの信号は、デュアル入力ダイプレクサ１５１、低域通過フィルタ１５２、ビデオ自動利得制御（ＡＧＣ）増幅器１５３、Ａ−Ｄ変換器１５４を通り、５つのＡＳＩＣ使用のデュアルポートＣ／Ａ−コードＣＯＡＣ１５５に送られる。基準発振器１５６は、また、このアナログモジュール１５０上に取り付けられている。
【０１３８】
２つのディジタル化ＩＦ信号は、全部で５つのＣＯＡＣ１５５のデュアル入力ポートに送られる。Ａ−Ｄ変換（一般に、前置相関Ａ−Ｄ変換と称せられる）は相関の前に起こるために、これらのＩＦ信号は依然としてスペクトル拡散信号である。
【０１３９】
図８は、ＣＯＡＣ１６０のブロック線図であり、このＣＯＡＣは６つのディジタル二重コード相関器１６１を含む。これら全部で６つのコード相関器は、基準アンテナに関連する探索動作中に使用され、捕捉機能及び再捕機能を有意に促進する。指向又は相関動作中、これらのうち３つのコード相関器が基準アンテナ信号に接続され、残りの３つの相関器が従属アンテナ信号に接続される。
【０１４０】
レプリカ搬送波発生器１６３はＩ信号及びＱ信号を合成し、これらの信号はデュアル搬送波混合段１６４に接続される。搬送波混合段１６４の出力は複素信号Ｉ及び複素Ｑ信号であってデュアルコード相関器１６１に入力される。６つのタップ出力を有するレプリカＣ／Ａ−コード発生器１６５は、デュアルコード相関器１６１に供給する（図４及び３．１節参照）。
【０１４１】
追跡モード中、前記６つのタップのうちの初めの３つのタップのコード位相は、基準アンテナ到来信号に対して半チップ間隔早期、即時、及び半チップ間隔晩期であるように調節される。後の３つのタップは初めの３つと同様に調節されるが、しかし、従属アンテナ到来信号に接続される。したがって、各ＣＯＡＣは２つの独立の組のコードディジタル相関器と搬送波ディジタル相関器を備える。
【０１４２】
デュアルコード相関器１６１は、前置検出複素Ｉ出力及び同複素Ｑ出力を生成する（早期、即時、晩期）。これらの出力は、デュアル前置検出累算器１６６によって累算される。全てのＧＰＳ受信機信号相関機能及びレプリカ信号発生機能は、ＣＯＡＣによって与えられる。
【０１４３】
ディジタルモジュール１６０内のマイクロプロセッサは、前置累算器１６６からのデータバス１６７を経由して、これ５つのＣＯＡＣの各々とインタフェースし、メモリマップ入出力装置（Ｉ／Ｏ）を使用してこれらＣＯＡＣの各々内の搬送波発生器１６３、コードクロック発生器１６８、システムクロック発生器１６９を制御するようにアドレスする。
【０１４４】
ＧＰＳ指向応用においては、受信機は、従来のように最高５つまでの基準ＧＰＳ衛星に対する基準ＧＰＳアンテナの位相中心を追跡して、このアンテナからの各衛星信号で以て位相ロックを得る。その搬送波レプリカＩ，Ｑ信号及びコードレプリカＩ，Ｑ信号は、１つの組の基準Ｉ，Ｑ相関器並びに１つの組の従属Ｉ，Ｑ相関器に同時に送られる。基準相関器のＩ相関出力及びＱ相関出力は、そのディジタルモジュールへ送られて搬送誤差信号及びコード誤差信号を形成し、これらの誤差信号は、それぞれ、搬送波追跡ループ及びコード追跡ループに入力され、最終的に修正信号として、閉ループ方式に従い、そのＣＯＡＣ内搬送波レプリカ発生器及びコードレプリカ発生器に帰還させられる。
【０１４５】
３節において述べたように、これらと同じ搬送波レプリカ発生器信号及びコードレプリカ発生器信号が１つの組の従属相関器に送られ、これらの発生器の入力はその従属アンテナから導出される。この結果の、第二の組のＩ信号及びＱ信号が合成され、かつ基準ＧＰＳ信号と従属ＧＰＳ信号との間の位相差によって起こされる移相に相当する相回転をさせられる。この位相差は、１つのＧＰＳ衛星についての可観指向である。
【０１４６】
基準クロック１７０は、温度モニタを具備する無補償自走水晶共振子を使用する。温度変動行程は、特有の校正を施された周波数誤差表にマップされる。この表は、ボード上プログラマブル読出し専用メモリ（以下、ＰＲＯＭ）内に存在し、製造時に作成される。その誤差は、ディジタルモジュール内のマイクロプロセッサへ出力される。
【０１４７】
初期探索状態中のドリフト補償は、ソフトウエアによって遂行される。この誤差を知ることは、ドップラー探索距離を短縮し、探索時間を最短化する。
【０１４８】
この受信機は、捕捉の後にその衛星との位相ロックを達成し、航行メッセージを読取り、かつＧＰＳ航行解の副産物として基準クロック１７０の周波数ドリフト（時間バイアス速度）を判定する。この基準クロックの共振子の周りの熱絶縁は、周囲温度の急速な変化の結果としての周波数ドリフト速度を最小化する。その発振器内ではなく、ソフトウエア内のループを閉じることによって、従来のディジタル的に補償される水晶発振子に普通であった好ましくない“飛越し”を除去することができる。
【０１４９】
基準クロックドリフトは、搬送波追跡帯域波幅を約７Ｈｚに制限するが、この帯域幅は、独立の基準クロックを備える２つのＧＰＳ受信機を使用する指向動作にとって望ましいと思われる帯域幅よりも遙かに広い。しかしながら、同じ基準クロックが基準Ｉ，Ｑ信号の組及び従属Ｉ，Ｑ信号の組の両方を合成するのに使用され、それゆえ、これらの信号の第一差がこの共通モード発振器雑音を打ち消す。したがって、正確性能は、搬送波追跡ループ帯域幅、又は基準クロック位相ジッタのいずれによっても制限されない。
【０１５０】
４．４．ディジタルモジュール  図９に示されているように、ディジタルモジュール１８０は、３２ビット−マイクロプロセッサ１８１、浮動小数点コプロセッサ１８２、ランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭ、１８３）、ＥＰＲＯＭ１８４、不揮発性ＲＡＭ（以下、ＮＯＶＲＡＭ）１８５、水晶クロノメータ１８６、及び２つのＲＳ−４２２直列ポート用の汎用非同期式受信送信機（以下、ＵＡＲＴ）を備える専用マイクロプロセッサインタフェース装置（以下、ＭＩＵ）１８７を含む。
【０１５１】
プロセッサメモリバス及び状態線路は、システム拡張又は工場試験ポートとしてのいずれに対しても使用される１つの接続器に有効に作られている。そのアナログモジュール及び前記２つの直列ポートとの通信用にその他のインタフェースが含まれている。このディジタルモジュール上の集積回路（ＩＣ）は、電力消散を低くするために双補形ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）技術の利点を取り入れている。そのボードは、１２８バイト（３２Ｋの３２ビット語）の消去可能ＰＲＯＭ（以下、ＥＰＲＯＭ）、１２８ＫバイトのＲＡＭ、及び１ＫバイトのＮＯＶＲＡＭを含む。このＮＯＶＲＡＭは、蓄電池を必要とせずにキー可変パラメータを保留するのに使用される。
【０１５２】
４．５．ソフトウエア  主要なソフトウエアモジュールは、図１０ａに示されている。そのソフトウエア機能関係は、図１０ｂに示されている。
【０１５３】
図１０ａを参照すると、このＧＰＳ受信機は、次の２つの主モジュールによって駆動される。すなわち、ベースバンド、受信機制御。
【０１５４】
ベースバンドモジュールは、受信機ハードウエア初期化、捕捉、再捕捉、及び追跡各動作を制御する。ベースバンドモジュールは、捕捉、再捕捉、及び追跡各動作中、衛星信号処理を遂行する。ベースバンドモジュールは、距離測定及び搬送波測定値を与え、並びに変調衛星航行メッセージデータを与える。ベースバンドモジュールは、また、基準アンテナ信号及び従属アンテナ信号から導出される第１差搬送波ドップラー位相測定値を与え、これらの測定値は特に指向を遂行するのに使用される。
【０１５５】
５つのハードウエアチャンネルが、指定ＧＰＳ衛星についてのＬ１  Ｃ／Ａ−コードの連続追跡に使用される。受信機制御モジュールは、天空探索のための戦略（与えられた初期データが不十分又は与えられないときの衛星探索処理）、正規捕捉（操作員によって、又は内蔵クロック及び先行動作からの不揮発性メモリ内に保留されたデータによって充分な初期データが与えられたときの探索処理）を与える。受信機制御モジュールは、次いで、ベースバンドモードプログレション及びフォールバックを命令する。受信機制御モジュールは、また、追跡モード中のベースバンド処理のためのループ帯域幅及びループ順序を選択する。
【０１５６】
航行ソフトウエアは、衛星選択、送信機監視（その衛星航行メッセージの保守と計算、及び衛星位置と速度の計算）、及び航行フィルタアルゴリズムを遂行する。更に、航行ソフトウエアは、受信機の捕捉又は再捕捉を助援し、他方、航行状態ベクトルを１ｓの速度で連続的に更新する。
【０１５７】
５．結論  本発明は、特定の実施例について説明されたけれども、その多様な変更及び修正は当業者に示唆されており、本発明は、添付の特許請求の範囲に適合するこのような変更及び修正を含むことを主張する。
【０１５８】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
（１）  ＧＰＳ航行信号から回復された選択擬似ランダム雑音コード信号を使用して指向測定値又は姿勢測定値を導出するために単一ＧＰＳ受信機及び多数のアンテナを使用するＧＰＳ指向又は姿勢システムであって、
離隔距離が前記選択擬似ランダム雑音コードに対する相関間隔より有意に短いように１つの基礎に取り付けられた基準アンテナと少なくとも１つの従属アンテナと、
前記基準アンテナと前記従属アンテナとによって受信された前記ＧＰＳ航行信号のそれぞれのディジタル表示を供給する基準前置相関電子装置と各前記従属アンテナごとの従属前置相関電子装置と、
ＧＰＳ搬送信号のレプリカを発生する少なくとも１つのレプリカ搬送波発生装置と、
前記選択ＧＰＳ疑似ランダム雑音コード信号のレプリカを発生する少なくとも１つのレプリカコード発生装置と、
基準Ｉ相関出力と基準Ｑ相関出力とを発生するために、搬送波混合器と選択数のコード相関器とを含み、基準ＧＰＳ信号と、レプリカ搬送信号と、レプリカコード信号とに応答する基準相関電子装置と、
前記各従属アンテナごとに、従属Ｉ相関出力と従属Ｑ相関出力を発生するために、前記搬送波混合器と少なくとも１つのコード相関器とを含み、従属ＧＰＳ信号と、レプリカ搬送信号と、レプリカコード信号とに応答する従属相関電子装置と、
前記基準アンテナで以て追跡するために前記基準Ｉ相関出力と前記基準Ｑ相関出力とに応答し、かつ指向測定値又は姿勢測定値を計算するために前記基準Ｉ相関出力と、前記基準Ｑ相関出力と、前記従属Ｉ相関出力と、前記従属Ｑ相関出力とに応答するＧＰＳプロセッサと、
を含むことを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
【０１５９】
（２）  第１項記載のＧＰＳ指向又は姿勢システムにおいて、指向測定値又は姿勢測定値は差働搬送波ドツプラー位相測定値から計算されることと、前記差働搬送波ドップラー位相測定値は基準即時Ｉ相関出力と、基準即時Ｑ相関出力と、従属即時Ｉ相関出力と、従属即時Ｑ相関出力とを使用して計算されることと、指向測定値又は姿勢測定値は次の関係に従う前記基準アンテナと前記従属アンテナとの間の搬送位相差に基づいており、
Ｔａｎ−１（（ＩＲＰ＊  ＱＳＰ−ＱＲＰ＊  ＩＳＰ）  ／（  ＩＲＰ＊  ＩＳＰ＋ＱＲＰ＊  ＱＳＰ））
前記関係においてＩＲＰ及びＱＲＰは、それぞれ、前記基準アンテナについての同相即時相関出力及び直角位相即時相関出力であり、ＩＳＰ及びＱＳＰは、それぞれ、前記従属アンテナについての同相即時相関出力及び直角位相即時相関出力であることを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
【０１６０】
（３）  第２項記載のＧＰＳ指向又は姿勢システムにおいて、差働コード位相測定値はあいまい性分解に対する粗測定値として使用されることを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
【０１６１】
（４）  第１項記載のＧＰＳ指向又は姿勢システムにおいて、前記基準相関電子装置と前記従属相関電子装置とは早期コード相関器と、即時コード相関器と、晩期コード相関器とを含むことと、指向測定値又は姿勢測定値は差働コード位相測定値から計算されることを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
【０１６２】
（５）  第４項記載のＧＰＳ指向又は姿勢システムにおいて、前記指向測定値又は姿勢測定値は基準早期相関出力と、基準晩期相関出力と、従属早期相関出力と、従属晩期相関出力とから計算されることと、前記差働コード位相測定値は次の関係に従って計算され、
（ＲＬＥ−ＲＥＥ−ＳＬＥ＋ＳＥＥ）／（ＲＬＥ＋ＲＥＥ＋ＳＬＥ＋ＳＥＥ）
前記関係において、  ＲＥＥ＝（ＩＲＥ２  ＋ＱＲＥ２  ）１／２  
ＲＬＥ＝（ＩＲＬ２  ＋ＱＲＬ２  ）１／２  
ＳＥＥ＝（ＩＳＥ２  ＋ＱＳＥ２  ）１／２  
ＳＬＥ＝（ＩＳＬ２  ＋ＱＳＬ２  ）１／２  
かつ前記関係において、ＩＲＥ２  及びＱＲＥ２  は、それぞれ、同相基準早期相関出力及び直角位相基準早期相関出力であり、ＩＲＬ２  及びＱＲＬ２  は、それぞれ、同相基準晩期相関出力及び直角位相基準晩期相関出力であり、ＩＳＥ２  及びＱＳＥ２  は、それぞれ、同相従属早期相関出力及び直角位相従属早期相関出力であり、ＩＳＬ２  及びＱＳＬ２  は、それぞれ、同相従属晩期相関出力及び直角位相従属晩期相関出力であることを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
【０１６３】
（６）  第１項記載のＧＰＳ指向又は姿勢システムにおいて、前記アンテナがアンテナ位相中心移動を最少化するために選択相対方位をとって前記基礎に取り付けられるように、各前記アンテナは指標を含むことを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
【０１６４】
（７）  第１項記載のＧＰＳ指向又は姿勢システムであって、各前記従属アンテナごとに、前記従属アンテナに対して非対称的に取り付けられた１つの中間従属アンテナと、アンテナスイッチング回路とを更に含み、あいまい性分解を容易にするために前記従属前置相関電子装置と前記従属相関電子装置とが前記従属アンテナと前記中間従属アンテナとの間にスイッチされることを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
【０１６５】
（８）  第１項記載のＧＰＳ指向又は姿勢システムにおいて、前記ＧＰＳ受信機は搬送周波数Ｌ１のＧＰＳ信号及び搬送周波数Ｌ２のＧＰＳ信号の両方を追跡するＰ−コード受信機であって、あいまい性分解を容易にする２つの異なる定在波パターンを生成し、かつ前記定在波パターンは差働多重通路誤差を修正するのに使用されることを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
【０１６６】
（９）  第１項記載のＧＰＳ指向又は姿勢システムにおいて、前記２つの従属アンテナが１つの平坦な基礎上に非共直線的に取り付けられることと、この結果の基準Ｉ相関出力と、基準Ｑ相関出力と、従属Ｉ相関出力と、従属Ｑ相関出力とは姿勢測定値を計算するために使用されることとを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
【０１６７】
（１０）  ＧＰＳ航行信号から再生された擬似ランダム雑音コードを使用して指向測定値又は姿勢測定値を導出するために単一ＧＰＳ受信機及び多数のアンテナを使用するＧＰＳ指向又は姿勢方法であって、
離隔距離が前記選択擬似ランダム雑音コードに対する相関間隔より有意に短いように１つの基礎に基準アンテナと少なくとも１つの従属アンテナとを取り付けるステップと、
前記基準アンテナに対して、１つの組の基準コード相関器と前記選択擬似ランダム雑音コード信号とを使用して基準Ｉ相関出力と基準Ｑ相関出力とを発生するために基準アンテナ追跡ループを確立するステップと、
各前記従属アンテナごとに、少なくとも１つの従属コード相関器と前記選択擬似ランダム雑音コード信号とを使用して従属Ｉ相関出力と従属Ｑ相関出力を発生するステップと、
指向測定値又は姿勢測定値を計算するために前記基準Ｉ相関出力と、前記基準Ｑ相関出力と、前記従属Ｉ相関出力と、前記従属Ｑ相関出力とを処理するステップと、
を含むことを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢方法。
【０１６８】
（１１）  第１０項記載のＧＰＳ指向又は姿勢方法において、指向測定値又は姿勢測定値は差働搬送波ドップラー位相測定値から計算されることと、前記差働搬送波ドップラー位相測定値は基準即時Ｉ相関出力と、基準即時Ｑ相関出力と、従属即時Ｉ相関出力と、従属即時Ｑ相関出力とを使用して計算されることと、指向測定値又は姿勢測定値は次の関係に従う前記基準アンテナと前記従属アンテナとの間の搬送位相差に基づいており、
Ｔａｎ−１（（ＩＲＰ＊  ＱＳＰ−ＱＲＰ＊  ＩＳＰ）  ／（  ＩＲＰ＊  ＩＳＰ＋ＱＲＰ＊  ＱＳＰ））
前記関係においてＩＲＰ及びＱＲＰは、それぞれ、前記基準アンテナについての同相即時相関出力及び直角位相即時相関出力であり、ＩＳＰ及びＱＳＰは、それぞれ、前記従属アンテナについての同相即時相関出力及び直角位相即時相関出力であることを特徴とするＧＰＳ指向又は姿勢システム。
（１２）  単一受信機使用ＧＰＳ指向又は姿勢システムは、多数のＧＰＳアンテナ（１つの基準アンテナと指向の場合少なくとも１つの従属アンテナ又は姿勢の場合少なくとも３つの従属アンテナと）を備える単一ＧＰＳ受信機を使用してＧＰＳ航行信号から回復された、選択ＧＰＳコード（Ｐ−コード又はＣ／Ａ−コードのいずれか）を相関させることによって、指向又は姿勢測定値を導出する。２つのアンテナによる指向応用の場合、前記ＧＰＳ受信機１００は、各受信チャンネルごとに、到来前記ＧＰＳ航行信号が、基準アンテナ９１に指定された３つつのコード相関器７３〜７５、及び従属アンテナ９２に指定された３つのコード相関器７７〜７９に入力され、前記相関器から対応する基準Ｉ，Ｑ相関出力、及び従属Ｉ，Ｑ相関出力を供給することを、含む。単一ＧＰＳ受信機指向技術は、（ａ）前記基準Ｉ及びＱ相関出力を得るために従来の基準アンテナ追跡ループを確立すること、及び（ｂ）位相差から指向を計算できるように前記位相差を決定するために（作動搬送波ドップラー位相測定値又は作動コード位相測定値を使用して）前記基準Ｉ，Ｑ相関出力、及び前記従属Ｉ，Ｑ相関出力を処理することを含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例の単一受信機使用ＧＰＳ指向システムのＧＰＳアンテナ及び受信機の構成配置を示すブロック線図。
【図２】本発明による実施例の単一受信機使用ＧＰＳ指向システムのアンテナ構造を示す斜視図。
【図３】１波長内の精確に測定された位相差に加えて未知整数（Ｍ及びＮ）波長を含む路程差によって起こされるあいまい性問題の説明を含む、２つのＧＰＳ衛星から基準アンテナ及び従属アンテナによって受信されたＧＰＳ航行信号についての位相差関係を示す線図。
【図４】本発明による実施例の単一受信機使用ＧＰＳ指向システム用の前置相関電子装置及び相関電子装置の構成ブロック線図。
【図５】本発明による実施例の単一受信機使用ＧＰＳ指向システム用のＲＦ組立体、アナログモジュール、ディジタルモジュール、及び制御兼表示モジュールの機能ブロック図。
【図６】本発明による実施例の単一受信機使用ＧＰＳ指向システム用のＲＦ組立体の詳細機能ブロック線図。
【図７】本発明による実施例の単一受信機使用ＧＰＳ指向システム用のアナログモジュールの詳細機能ブロック線図。
【図８】本発明による実施例の単一受信機使用ＧＰＳ指向システム用のアナログモジュール内に使用されるＣＯＡＣの詳細機能ブロック線図。
【図９】本発明による実施例の単一受信機使用ＧＰＳ指向システム用のディジタルモジュールの詳細機能ブロック線図。
【図１０】本発明による実施例の単一受信機使用ＧＰＳ指向システムによって遂行されるソフトウエアモジュール及び機能ブロック線図。
【符号の説明】
１０  単一受信機使用ＧＰＳ指向実施例
１２  アンテナ構造
１４  基準アンテナ
１５  従属アンテナ
１６  梁
２１，２２  ＲＦ−ＩＦモジュール
３０  アナログモジュール
３５  ディジタルモジュール
４０  アンテナ構造
４２  基準アンテナ
４４  従属アンテナ
４５  梁
５０  アンテナ構造
５１  基準アンテナ
５２  従属アンテナ
６０  球形解空間殻
６１  従属アンテナ位相中心
６２  基準アンテナ位相中心
６３  球環
６５  球形開口
７０  デュアルポートチャンネル
７２  基準混合器
７３，７４，７５  基準ＥＰＬコード相関器
７６  従属混合器
７７，７８，７９  従属ＥＰＬコード相関器
８１  共通レプリカ搬送波発生器
８２  共通レプリカコード発生器
９１  基準アンテナ
９２  従属アンテナ
９３  基準前置相関電子装置
９４  従属前置相関電子装置
１００  ＧＰＳ受信機
１０２  ＲＦ組立体
１０４  アナログモジュール
１０６  ディジタルモジュール
１０８  制御兼表示モジュール
１０９  リギッドフレックスモジュール
１１１，１１２  Ｌ１帯域フィルタ
１１４  前置増幅器
１１６  ＩＦ帯域フィルタ
１２２  信号状態調整増幅器
１２４  Ａ−Ｄ変換器
１２５  ＣＯＡＣ
１４０  ＲＦ組立体
１４１  前置制限器
１４２  前置増幅器
１４４  局部発振合成器
１４５  ダウン変換器
１４６  三路ダイプレクサ
１５０  デュアルポートアナログモジュール
１５１  デュアル入力ダイプレクサ
１５２  低域フィルタ
１５３  ビデオ自動利得増幅器
１５４  Ａ−Ｄ変換器
１５５  ＣＯＡＣ  ＡＳＩＣ
１６０  ＣＯＡＣ
１６１  ディジタルコード相関器
１６３  レプリカ搬送波発生器
１６４  デュアル搬送波混合段
１６５  レプリカコード発生器
１６６  前置検出累算器
１６７  データバス
１６８  コードクロック発生器
１６９  システムクロック発生器
１７０  基準クロック
１８０  ディジタルモジュール
１８１  マイクロプロセッサ
１８２  浮動小数点コプロセッサ
１８３  ＲＡＭ
１８４  ＰＲＯＭ
１８５  ＮＯＶＲＡＭ
１８６  水晶クロノメータ
１８７  専用マイクロプロセッサインタフェース装置
【図１】
0003576177.tif 000002
【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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