(57)【要約】ＧＰＳ信号を受信するアンテナと、受信したＧＰＳ信号をサンプリングするためのアナログ−デジタル変換器と、ＧＰＳ信号サンプルを出力するためのインターフェース回路とを備えたＧＰＳ用ＲＦフロントエンドを開示する。ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドは、出力されるＧＰＳ信号サンプルのサンプル分解能を変化させるように構成されている。これに対応する、位置決定を行う方法、及びこの方法用の記憶媒体及び装置も開示する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ信号を受信するためのアンテナと、
前記受信したＧＰＳ信号をサンプリングしてＧＰＳ信号サンプルにするためのアナログ−デジタル変換器と、
前記ＧＰＳ信号サンプルを出力するためのインターフェース回路と
を備えたＧＰＳ用ＲＦフロントエンドにおいて、
前記ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドが、当該ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドから出力されるＧＰＳ信号サンプルのサンプル分解能を変化させるように構成されていることを特徴とするＧＰＳ用ＲＦフロントエンド。
【請求項２】
前記出力されるＧＰＳ信号サンプルのサンプル分解能を、前記ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドの外部から受信した命令に従って変化させることを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ用ＲＦフロントエンド。
【請求項３】
前記出力されるＧＰＳ信号サンプルのサンプル分解能を、最初に取得したサンプルの一部を出力する前に破棄することによって変化させることを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ用ＲＦフロントエンド。
【請求項４】
さらに、前記受信したＧＰＳ信号をフィルタ処理してサンプリング用の中間周波数にダウンコンバートするアナログ信号処理手段を備え、前記フィルタ処理及び／または前記ダウンコンバートを、前記サンプル分解能の変化に応じて変化させることを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ用ＲＦフロントエンド。
【請求項５】
位置決定を行う方法において、
ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドから出力される異なるサンプル分解能を有する少なくとも２組のＧＰＳ信号サンプルを受信するステップと、
前記ＧＰＳ信号サンプルを処理して位置を決定するステップと
を備えていることを特徴とする位置決定方法。
【請求項６】
さらに、
前記ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドに対して、前記出力されるＧＰＳ信号サンプルの前記サンプル分解能を変化させる命令を発行するステップを備えていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドに対する、前記出力されるＧＰＳ信号サンプルの前記サンプル分解能を変化させる命令を、前記ＧＰＳ信号サンプルの処理のモードに基づいて作成することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＧＰＳ信号サンプルの処理のモードは、信号取得または信号追跡のいずれか一方であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の方法を実行するための命令を備えたコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれかに記載の方法を実行するための命令を含むデータを記録したコンピュータ可読の記憶媒体。
【請求項１１】
請求項５〜８のいずれかに記載の方法を実行するように構成された装置。
【請求項１２】
請求項１〜４のいずれかに記載のＧＰＳ用ＲＦフロントエンドに接続するように構成された請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ信号を受信するためのアンテナと、受信したＧＰＳ信号をサンプリングするためのアナログ−デジタル変換器と、ＧＰＳ信号サンプルを出力するためのインターフェース回路とを備えたＧＰＳ用ＲＦフロントエンドに関するものであり；そして測位を行う方法、及びこの方法用の記憶媒体及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【非特許文献１】Akos et al.: ”Real-time software radio architectures for GPS receivers” (GPS World, 2001年7月)
【０００３】
Ａｋｏｓ他による論文”Real-time software radio architectures for GPS receivers” (GPS World, 2001年7月)は「ソフトウェアＧＰＳ」を開示し、ここでは、アナログまたはディスクリート・ハードワイヤ構成部品とは対照的に、プログラム可能なマイクロプロセッサまたはデジタルシグナルプロセッサを用いて大量のＧＰＳ信号処理を達成している。この論文の図２に示すように、ＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ信号の前処理（フィルタ処理、増幅、及び周波数ダウンコンバージョンを含む）用のＧＰＳ用ＲＦフロントエンド、及びアナログ−デジタル変換器から成る簡略化したＧＰＳが提供される。そしてＧＰＳ受信機から出力されるＧＰＳ信号サンプルは、ＧＰＳ信号を処理して位置を決定する適切なＧＰＳ信号処理ソフトウェアを実行する現代のＰＣ（パーソナルコンピュータ）またはラップトップ・コンピュータに供給される。上記論文の著者は、ＧＰＳ受信機を「プラグイン」モジュールすなわち「ドングル」型の装置にすることを目論み、こうしたモジュールはその簡単なアーキテクチャにより安価に製造することができ、これにより広い採用を促進する。そして、もちろん、ＰＣ上に存在するＧＰＳ信号処理ソフトウェアは本質的に複製が安価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
全てのＧＰＳ受信機について、ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドからのＧＰＳ信号のサンプルレートは性能に影響を与える要因であり、受信したＧＰＳ信号をデジタル領域内で正確に特徴化するための高いサンプルレートを必要とする自然な傾向が存在する。しかし、サンプルレートが高くなると共に、より大量の処理資源を消費し、このことは、メモリおよびＣＰＵの使用量に直接影響し、従って携帯装置のバッテリ寿命に直接影響するので、ソフトウェアＧＰＳにとって特に重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、上述した種類のＧＰＳ用ＲＦフロントエンドにおいて、出力されるＧＰＳ信号サンプルのサンプル分解能を、特にＧＰＳ用ＲＦフロントエンドの外部から受信した命令に従って変化させるＧＰＳ用ＲＦフロントエンドが提供される。
【０００６】
また本発明によれば、測位を行う方法、及びこの方法用のコンピュータプログラム、コンピュータ可読記憶媒体及び装置が提供され、この方法は、ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドから出力される異なるサンプル分解能を有する少なくとも２組のＧＰＳ信号サンプルを受信するステップと、これらのＧＰＳ信号サンプルを処理して位置を決定するステップとを備えている。
【０００７】
こうした方法はさらに、出力されるＧＰＳ信号サンプルのサンプル分解能を変化させる命令をＧＰＳ用ＲＦフロントエンドに対して発行するステップを備えることができ、この場合には、この命令は理想的には、ＧＰＳ信号サンプルの処理モードに基づいて作成する。
【０００８】
発明者は、受信したＧＰＳ信号をデジタル領域内で正確に特徴化するために必要な高いサンプリングレートは、ＧＰＳ信号を処理するためには必ずしも必要ではなく、そして、一部の処理モードはこうした高いサンプリングレートを必要としないことに気付いた。従って、より低いレートに切り換えることによって、メモリおよびＣＰＵの使用量を最小にし、携帯装置内のバッテリ寿命を延長することができる。
【０００９】
以下、本発明をほんの一例として図面を参照しながら説明し、この図面は、共に本発明により動作するＧＰＳ受信機およびこれに接続されたラップトップＰＣを概略的に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図を参照すれば、ラップトップＰＣが、ＵＳＢ  ＰＣポートおよびこれに対応するケーブルを経由してＧＰＳ受信機１０に接続され、ＧＰＳ受信機１０はＧＰＳ用ＲＦフロントエンドＲｘ及びＧＰＳアンテナから成る。ＧＰＳ受信機を「ドングル」型の装置にし、これによりケーブルを省略することができるが、このケーブルは（アンテナを含む）ＧＰＳ受信機を突き出た位置に配置することを促進し、これによりＧＰＳ信号を取得する機会を増加させる。例えば、屋内で動作させる場合には、ＧＰＳ受信機を窓の付近に配置することができる。
【００１１】
動作時に、ＧＰＳ受信機はＮＡＶＳＴＡＲ（ナブスター）ＳＰＳ  ＧＰＳ信号をそのアンテナを通して受信し、これらの信号を、一般に、帯域外のＲＦ妨害を最小化するための受動型帯域通過フィルタ処理、前置増幅、中間周波数（ＩＦ）へのダウンコンバージョン、及びアナログ−デジタル変換によって前処理する。結果的なＧＰＳ信号サンプルは、変調されたままのＩＦ信号を含み、このＩＦ信号は、利用可能な衛星からの全ての情報を含んでいる。
【００１２】
【非特許文献２】Kaplan編: “GPS Principles and Applications”, ISBN 0-89006-793-7, Artech House
【００１３】
ＧＰＳ信号サンプルは、ＧＰＳ受信機からＵＳＢリンクを経由してＰＣのメモリ（図示せず）に出力される。そして、ラップトップＰＣベースのＧＰＳ信号処理ソフトウェアを用いてＧＰＳ信号サンプルを処理して、擬似距離情報を取得する目的でＧＰＳ信号を取得し、この擬似距離情報から従来のナビゲーションアルゴリズムを用いてＰＣの位置を決定することができる。こうしたＧＰＳ信号取得及び擬似距離の処理は周知であり、例えばKaplan編: “GPS Principles and Applications”, ISBN 0-89006-793-7, Artech Houseを参照されたい。
【００１４】
本発明によれば、ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドを、出力されるＧＰＳ信号サンプルのサンプル分解能を変化させるように構成する。
【００１５】
例えば、受信したＧＰＳ信号の受信周波数および符号位相が未知である「コールドスタート」からＧＰＳ信号を取得することは、広い周波数帯域内／符号位相ウィンドウ内でＧＰＳチップ符号を探索することを含み、このことは大量の計算を必要とする。コールドスタート中には、計算量はサンプルレートに直接比例するので、比較的低いサンプルレートを利用してできる限り効率的にＧＰＳ信号を取得する。
【００１６】
その後に、ＧＰＳ信号を取得して追跡している際には、サンプルレートを増加させて、受信したＧＰＳ信号をデジタル領域内でより正確に特徴化することができる。このことは擬似距離をより高い精度で測定することを可能にし、従って、より正確な測位を可能にする。
【００１７】
理想的には、ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドは、ソフトウェアＧＰＳ処理エンジンからの、サンプルレートを変化させる命令を受け入れる。サンプリングレートを変化させる際に、ＧＰＳ用ＲＦフロントエンドの信号処理において、マッチング調整を行わなければならないことがある。例えば、ＩＦ周波数を変更することができ、そしてフィルタ応答を変更してＧＰＳ出力を最適化することができる。
【００１８】
与えられたあらゆるサンプルレートについて、最適なＧＰＳ用ＲＦフロントエンドの信号処理は基本設計上の問題である。このことは、ハイに駆動された際にフロントエンド内部の分周器／乗算器の値を変更する単一のライン／ピンを有するくらいに単純にすることができ、この分周器／乗算器はＡ／Ｄ変換器を駆動する。あるいはまた、いくつかのほぼ完結したフロントエンドを一緒の筐体に入れることができ、各フロントエンドは異なる周波数プランで動作し、そのうちの１つだけを随時使用することができる。実際には、一部の中間的な実現はおそらくは、プログラム可能な分周器／乗算器及びフィルタブロックを有することになる。
【００１９】
本発明は、ラップトップＰＣとの関連で例示してきたが、本発明はもちろん、ＧＰＳ信号処理ソフトウェアをサポートすることができ、本発明によるＧＰＳ受信機を接続することのできる他の装置にも同等に適用可能である。例えば、本発明はＰＤＡ及び電話機のような携帯装置と共に用いることができ、あるいはＴＶまたはＴＶのセットトップボックスのような一般に固定された物体と共に用いることができる。
【００２０】
また、ＧＰＳ受信機とＧＰＳ信号処理ソフトウェアとの間の接続は、上述した例では全体が有線であるが、無線リンクを含むことも考えられる。
【００２１】
最後に、本発明は、米国防総省によって開発され現在運用されている全天候型、空間ベースのナビゲーションシステムであるＮＡＶＳＴＡＲ  ＧＰＳとの関連で説明してきたが、本発明は、ＧＬＯＮＡＳＳ（グロナス、ロシアの全地球的航法衛星システム）及びＧａｌｉｌｅｏ（ガリレオ、欧州連合の全地球測位システム）、及びこれらの複合を含む他のグローバル・ポジショニング（全地球測位）システムにも同等に適用可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】共に本発明により動作するＧＰＳ受信機及びこれに接続されたラップトップＰＣを概略的に示す図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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