(57)【要約】【課題】航法データのプリアンブルを利用せずに迅速に０．５サイクルのアンビギュイティを補正することが可能な衛星信号受信装置を提供する。【解決手段】フェーズローテータ２およびＬ２ＣＬコード用相関器５は、Ｌ２Ｃベースバンド信号、キャリアＮＣＯ３の周波数信号、コード生成部４のＬ２ＣＬコードから、Ｌ２ＣＬコードのキャリア位相の同相成分であるＩＬＣ相関信号を出力する。アンビギュイティ検出部１２は、ＩＬＣ相関信号の符号に基づいてＬ２Ｃ信号の０．５サイクルのアンビギュイティを検出する。補正処理部１３は、Ｌ２Ｃ信号にアンビギュイティが検出された場合に、Ｌ２ＣＭコードのキャリア位相を積算したキャリア位相積算値ＩＤＣに０．５サイクルを加算して補正する。【選択図】図１
2018087778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコードと、航法データが重畳された第２のコードとが時分割された第１の衛星信号を追尾し、前記第２のコードのキャリア位相を積算したキャリア位相積算値から測位を行う衛星信号受信装置であって、
前記第１のコードのキャリア位相を出力するキャリア位相出力手段と、
前記第１のコードのキャリア位相の同相成分の符号を判定し、その符号判定結果から前記第１の衛星信号の０．５サイクルのアンビギュイティを検出するアンビギュイティ検出手段と、
前記第１の衛星信号から０．５サイクルのアンビギュイティが検出された場合に、前記キャリア位相積算値に０．５サイクルを加算または減算して補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項２】
第１のコードと、航法データが重畳された第２のコードとが時分割された第１の衛星信号を追尾して測位を行う衛星信号受信装置であって、
前記第１のコードおよび前記第２のコードのキャリア位相を出力するキャリア位相出力手段と、
前記第１のコードのキャリア位相および前記第２のコードのキャリア位相から、前記第１のコードのキャリア振幅および前記第２のコードのキャリア振幅をそれぞれ取得し、前記第１のコードのキャリア振幅と前記第２のコードのキャリア振幅との振幅比から、前記第１の衛星信号の相互相関信号への乗り移りを検出する第１の相互相関検出手段と、
を備える、ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項３】
前記第１の衛星信号と同じ測位衛星から送信された第２の衛星信号のキャリア位相積算値を算出し、
前記第１の相互相関検出手段で相互相関信号への乗り移りがないことが検出された前記第１の衛星信号の第２のコードのキャリア位相積算値と、前記第２の衛星信号のキャリア位相積算値とをそれぞれ微分してそれぞれの周波数を算出し、
前記第２のコードのキャリア位相積算値の周波数と、前記第２の衛星信号のキャリア位相積算値の周波数との差から、前記第２の衛星信号の相互相関信号への乗り移りを検出する第２の相互相関検出手段を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の衛星信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位衛星から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に基づいて測位を行う衛星信号受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
衛星航法システムは、測位衛星から送信された衛星信号を衛星信号受信装置によって受信し、受信した衛星信号に基づいて現在位置を測定するシステムであり、例えば、米国のＧＰＳ(Global Positioning System)などが従来から利用されている。
【０００３】
衛星信号は、所定周波数の信号を所定の擬似雑音コードで変調したものであり、ＧＰＳでは、Ｌ１と呼ばれる周波数（１５７５．４２ＭＨｚ）を民生用のＣ／Ａコードで変調したＬ１Ｃ／Ａ信号と、Ｌ２と呼ばれる周波数（１２２７．６０ＭＨｚ）を軍事用のＰ（Ｙ）コードで変調したＬ２信号とを送信している。また、現在進められているＧＰＳの近代化計画では、Ｌ２周波数を新たな民生用のＬ２Ｃコードで変調したＬ２Ｃ信号をＬ１Ｃ／Ａ信号およびＬ２信号とともに送信する。Ｌ２Ｃ信号は、ＧＰＳだけでなく、日本のＱＺＳＳ(Quasi-Zenith Satellite System)などの衛星航法システムでも採用されている。
【０００４】
Ｌ２Ｃコードは、Ｐ（Ｙ）コードと直交した２相位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Bi-Phase Shift Keying）であり、その時系列構造を図１２に示す。Ｌ２Ｃコードは、Ｌ２ＣＭコードとＬ２ＣＬコードという２種類の擬似雑音コードを時分割して構成されている。このうち、Ｌ２ＣＭコードの部分には、さらに航法データ（例、測位衛星の軌道情報や時刻情報等）がＢＰＳＫによって乗ぜられている。Ｌ２ＣＭコードのビットレートは５１１．５ｋｂｐｓ、コード長は１０２３０チップなので、繰り返し周期は２０ｍｓである。これに対し、Ｌ２ＣＬコードのビットレートは５１１．５ｋｂｐｓ、コード長は７６７２５０なので、繰り返し周期は１．５秒である。
【０００５】
Ｌ２Ｃ信号の航法データは、図１３に示すように、３００ビットのデータから構成されており、先頭に配置されたプリアンブルと、軌道情報や時刻情報などが格納されたデータ部と、誤り制御に利用される後端のＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）などを備える。先頭のプリアンブルは、８ビットの固定同期パターンであり、航法データの先頭部分の確認に利用される。航法データのビットレートは２５ｂｐｓ（チップレートは５０ｃｐｓ）であるから、Ｌ２Ｃ信号の航法データのプリアンブルは、１２秒ごとに測位衛星から到来する。
【０００６】
ところで、衛星信号から得られる観測量には、擬似距離ＰＲ（Pseudo Range）と、キャリア位相積算値ＩＤＣ（Integrated Doppler Count）とがある。擬似距離ＰＲは、測位衛星から発信された衛星信号が衛星信号受信装置に到達するまでの伝播時間を、衛星信号の送信時刻と受信時刻との差から計算し、その計算結果に光速を掛けることで求めた測位衛星と衛星信号受信装置との距離である。衛星信号受信装置は、複数の測位衛星との擬似距離ＰＲに基づいて現在位置を測定する。測位計算を継続するには擬似雑音コードの位相を追尾する必要があり、このコード追尾には、ＤＬＬ（Delay Lock Loop）と呼ばれる位相ロックループが利用される。
【０００７】
キャリア位相積算値ＩＤＣは、衛星信号の搬送波（キャリア）のドップラーによる位相変化を積算した値であり、衛星信号受信装置は、複数の測位衛星から得たキャリア位相積算値ＩＤＣに基づいて現在位置を測定する。キャリア位相積算値ＩＤＣの測定を継続するにはキャリア位相を追尾する必要があり、このキャリア位相追尾には、ＰＬＬ（Phase Lock Loop）と呼ばれる位相ロックループが利用される。キャリア位相積算値ＩＤＣは、擬似距離ＰＲよりも観測分解能が高く低ノイズなので、ＲＴＫ(Real-Time Kinematic)測位に利用することでｃｍオーダでの高精度な測位性能を得ることができる。また、上述したＬ２Ｃ信号をＲＴＫ測位に利用することにより、ＲＴＫ測位の性能向上が期待されている。
【０００８】
衛星信号受信装置では、Ｌ２Ｃ信号のキャリア位相を追尾して航法データビットを取り出すために、Ｌ２Ｃ信号を同相成分（複素数表現の実部）であるＩ信号（In-phase）と、直交成分（複素数表現の虚部）であるＱ信号（Quadrature-phase）とに変換して、Ｃｏｓｔａｓ型のＰＬＬを利用している（例えば、特許文献１参照）。このＣｏｓｔａｓ型ＰＬＬは、キャリア位相が０サイクル（０度）または０．５サイクル（１８０度）になるように追尾するので、図１４に示すように、Ｌ２Ｃ信号の追尾には極性の異なる２つの追尾点（０サイクル、０．５サイクル）が存在することになり、キャリア位相には０．５サイクルの不確定（以下、アンビギュイティという）が生じる。このアンビギュイティは、キャリア位相積算値ＩＤＣに影響するので、複数の測位衛星から取得したキャリア位相積算値ＩＤＣを観測量として使用するＲＴＫ測位では精度が劣化してしまう。
【０００９】
非特許文献１に記載されているように、従来の衛星信号受信装置では、０．５サイクルのアンビギュイティを解消するために、航法データからプリアンブルを取得し、プリアンブルの符号が図１５（Ａ）に示すプラスであるのか、あるいは同図（Ｂ）に示すマイナスであるのかを判断している。そして、例えば複数の測位衛星から受信したＬ２Ｃ信号の追尾点を０サイクルで揃える場合には、プリアンブルがマイナスであるときにキャリア位相積算値ＩＤＣに０．５サイクルを加算して補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−０８４３３０号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Kaplan, E. D., ed.,Understanding GPS Principles and Applications, Artech House,Norwood, MA,1996,p.139.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、非特許文献１のアンビギュイティ検出方法では、航法データが弱信号によりビット化けしてプリアンブルが検出できなかったり、軌道情報などのデータ部分がプリアンブルと誤検出されたりすることがあるため、８ビットのプリアンブルを取得するために１２秒分の航法データを全て取得している。したがって、Ｌ２Ｃ信号の追尾を開始するタイミングによっては、アンビギュイティの検出に１２秒以上の時間が必要になり、アンビギュイティの補正に時間がかかっていた。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために、航法データのプリアンブルを利用せずに迅速に０．５サイクルのアンビギュイティを補正することが可能な衛星信号受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１のコードと、航法データが重畳された第２のコードとが時分割された第１の衛星信号を追尾し、前記第２のコードのキャリア位相を積算したキャリア位相積算値から測位を行う衛星信号受信装置であって、前記第１のコードのキャリア位相を出力するキャリア位相出力手段と、前記第１のコードのキャリア位相の同相成分の符号を判定し、その符号判定結果から前記第１の衛星信号の０．５サイクルのアンビギュイティを検出するアンビギュイティ検出手段と、前記第１の衛星信号から０．５サイクルのアンビギュイティが検出された場合に、前記キャリア位相積算値に０．５サイクルを加算または減算して補正する補正手段と、を備えることを特徴とする衛星信号受信装置である。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、キャリア位相出力手段により、第１のコードのキャリア位相を出力する。アンビギュイティ検出手段は、第１のコードのキャリア位相の同相成分の符号を判定し、その符号判定結果から第１の衛星信号の０．５サイクルのアンビギュイティを検出する。補正手段は、第１の衛星信号から０．５サイクルのアンビギュイティが検出された場合に、第２のコードのキャリア位相積算値に０．５サイクルを加算または減算して補正する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、第１のコードと、航法データが重畳された第２のコードとが時分割された第１の衛星信号を追尾して測位を行う衛星信号受信装置であって、前記第１のコードおよび前記第２のコードのキャリア位相を出力するキャリア位相出力手段と、前記第１のコードのキャリア位相および前記第２のコードのキャリア位相から、前記第１のコードのキャリア振幅および前記第２のコードのキャリア振幅をそれぞれ取得し、前記第１のコードのキャリア振幅と前記第２のコードのキャリア振幅との振幅比から、前記第１の衛星信号の相互相関信号への乗り移りを検出する第１の相互相関検出手段と、を備える、ことを特徴とする衛星信号受信装置である。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、キャリア位相出力手段により、第１のコードおよび第２のコードのキャリア位相を出力する。第１の相互相関検出手段は、第１のコードのキャリア位相および第２のコードのキャリア位相から、第１のコードのキャリア振幅および第２のコードのキャリア振幅をそれぞれ取得する。次いで、第１のコードのキャリア振幅と第２のコードのキャリア振幅との振幅比から、第１の衛星信号の相互相関信号への乗り移りを検出する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の衛星信号受信装置において、前記第１の衛星信号と同じ測位衛星から送信された第２の衛星信号のキャリア位相積算値を算出し、前記第１の相互相関検出手段で相互相関信号への乗り移りがないことが検出された前記第１の衛星信号の第２のコードのキャリア位相積算値と、前記第２の衛星信号のキャリア位相積算値とをそれぞれ微分してそれぞれの周波数を算出し、前記第２のコードのキャリア位相積算値の周波数と、前記第２の衛星信号のキャリア位相積算値の周波数との差から、前記第２の衛星信号の相互相関信号への乗り移りを検出する第２の相互相関検出手段を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、第１のコードは、航法データが重畳されていないので、そのキャリア位相の同相成分の符号は、プラスまたはマイナスのいずれかになる。したがって、第１のコードのキャリア位相の同相成分の符号を判定すれば、第１の衛星信号に０．５サイクルのアンビギュイティが生じているか否かを判定することが可能である。第１のコードのキャリア位相の同相成分の符号は、第１の衛星信号からすぐに判定することができるので、従来のプリアンブルの符号を利用する手法に比べ、迅速かつ確実にアンビギュイティ補正の有無を検出することが可能である。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、第１のコードのキャリア振幅と第２のコードのキャリア振幅との振幅比から、第１の衛星信号の相互相関信号への乗り移りを検出することができる。したがって、衛星信号が相互相関信号に乗り移って精度が劣化している場合には、その衛星信号の測位への利用を停止することもできるので、測位精度の低下を抑制することが可能である。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、第１の相互相関検出手段で相互相関信号への乗り移りがないことが検出された第１の衛星信号の第２のコードのキャリア位相積算値を基準として、第２の衛星信号の相互相関信号への乗り移りを検出するので、第２の衛星信号の相互相関信号への乗り移りを精度よく検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る衛星信号受信装置を示すブロック図である。
【図２】図１のａｔａｎ処理部で算出されるキャリア位相θを示す説明図である。
【図３】図１のＩＣＭ相関信号およびＩＣＬ相関信号の時系列グラフである。
【図４】図１のＩＣＭ相関信号およびＱＣＭ相関信号のコンスタレーション図である。
【図５】図１のＩＣＬ相関信号およびＱＣＬ相関信号のコンスタレーション図である。
【図６】図１のアンビギュイティ検出部の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図１の補正処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２に係る衛星信号受信装置を示すブロック図である。
【図９】図８の相互相関検出部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図８の補正処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るＬ１信号用相互相関検出部を示すブロック図である。
【図１２】Ｌ２Ｃ信号の時系列構造を示す説明図である。
【図１３】Ｌ２Ｃ信号の航法データの構成を示す説明図である。
【図１４】Ｃｏｓｔａｓ型ＰＬＬの追尾点を示す説明図である。
【図１５】航法データのプリアンブルのパターンを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１〜図７は、この実施の形態を示し、図１は、この実施の形態に係る衛星信号受信装置１を示すブロック図である。衛星信号受信装置１は、測位衛星から衛星信号を受信する受信部と、衛星信号に基づいて測位を行う測位部とを備えており、図１は、この測位部の概略的な構成を示している。
【００２５】
この衛星信号受信装置１は、ＧＰＳの測位衛星から送信されたＬ２Ｃ信号（第１の衛星信号）のＬ２ＣＬコード（第１のコード）およびＬ２ＣＭコード（第２のコード）のコード位相およびキャリア位相を追尾し、Ｌ２Ｃ信号から求めた擬似距離ＰＲ、キャリア位相積算値ＩＤＣおよび航法データを利用してＲＴＫ測位を行うものである。また、この衛星信号受信装置は、Ｌ２ＣＬコードを利用してＬ２Ｃ信号の０．５サイクルのアンビギュイティを検出する機能および補正する機能を備えている。
【００２６】
衛星信号受信装置１は、フェーズローテータ（キャリア位相出力手段）２、キャリアＮＣＯ３、コード生成部４、Ｌ２ＣＬコード用相関器（キャリア位相出力手段）５、Ｌ２ＣＭコード用相関器６、追尾処理部７、ａｔａｎ処理部８、キャリア位相積算部９、復調処理部１０、測位処理部１１、アンビギュイティ検出部（アンビギュイティ検出手段）１２および補正処理部（補正手段）１３などを備える。
【００２７】
フェーズローテータ２は、Ｌ２Ｃ信号をダウンコンバートして中心周波数をゼロにしたベースバンド信号と、キャリアＮＣＯ（Nemerically Controlled Oscillators）３から入力された周波数信号とを乗算し、Ｌ２Ｃ信号のキャリア位相の同相成分であるＩ信号を出力する。また、フェーズローテータ２は、ベースバンド信号と、キャリアＮＣＯ３の周波数信号を９０°遅延部２１によって９０度位相回転させた信号とを乗算し、Ｌ２Ｃ信号のキャリア位相の直交成分であるＱ信号を出力する。Ｉ信号とＱ信号を用いるのは、Ｌ２ＣＭコードにはＢＰＳＫで航法データが乗ぜられており、航法データの極性が反転してもキャリア追尾を続けられるようにＣｏｓｔａｓ型ＰＬＬを構成するためである。
【００２８】
キャリアＮＣＯ３は、数値制御発振器であり、追尾処理部７のＰＬＬ制御によって出力された入力値に応じてキャリア追尾用の周波数信号を出力する。フェーズローテータ２は、このキャリアＮＣＯ３の周波数信号とベースバンド信号とを乗算することで、Ｌ２Ｃ信号のキャリア位相を出力する。
【００２９】
コード生成部４は、Ｌ２ＣＭコードおよびＬ２ＣＬコードで変調されたＬ２Ｃ信号を逆拡散するためのコードを生成するものであり、コードＮＣＯ４１、Ｌ２ＣＬコード発生器４２およびＬ２ＣＭコード発生器４３を備える。コードＮＣＯ４１は、キャリアＮＣＯ３と同様に数値制御発振器であり、追尾処理部７のＤＬＬ制御によって出力された入力値に応じてコード追尾用の周波数信号を出力する。Ｌ２ＣＬコード発生器４２は、ＤＬＬ制御されたコードＮＣＯ４１の周波数信号に基づき、逆拡散用のＬ２ＣＬコードを発生する。Ｌ２ＣＭコード発生器４３は、Ｌ２ＣＬコード発生器４２と同様に、コードＮＣＯ４１の周波数信号に基づき、逆拡散用のＬ２ＣＭコードを発生する。
【００３０】
Ｌ２ＣＬコード用相関器５は、フェーズローテータ２から出力されたＩ信号およびＱ信号と、コード生成部４で生成されたＬ２ＣＬコードとを乗算し、積算することにより、Ｌ２ＣＬコードのキャリア位相であるＩＣＬ相関信号およびＱＣＬ相関信号を出力する。このＬ２ＣＬコード用相関器５とフェーズローテータ２は、本発明における、第１のコードのキャリア位相を出力するキャリア位相出力手段に相当する。なお、本実施の形態では、ＱＣＬ相関信号は利用しない。
【００３１】
Ｌ２ＣＭコード用相関器６は、Ｌ２ＣＬコード用相関器５と同様に、フェーズローテータ２から出力されたＩ信号およびＱ信号と、コード生成部４で生成されたＬ２ＣＭコードとを乗算し、積算することにより、Ｌ２ＣＭコードのキャリア位相であるＩＣＭ相関信号およびＱＣＭ相関信号を出力する。すなわち、Ｌ２ＣＭコード用相関器６とフェーズローテータ２は、Ｌ２ＣＭコード用のキャリア位相出力手段である。
【００３２】
追尾処理部７は、Ｌ２Ｃ信号の追尾と、Ｌ２ＣＭコードからの航法データの抽出と、Ｌ２ＣＭコードからの擬似距離ＰＲの算出とを行う。なお、航法データの抽出および擬似距離ＰＲの算出については、衛星信号受信装置の分野では周知の事項であるため、詳しい説明は省略する。
【００３３】
Ｌ２Ｃ信号の追尾処理では、Ｌ２ＣＭコード用相関器６から出力されたＩＣＭ相関信号およびＱＣＭ相関信号を使用して、相関ピークを追尾するようにＰＬＬ制御およびＤＬＬ制御を行う。ＰＬＬ制御は、Ｌ２ＣＭコード用相関器６のＩＣＭ相関信号およびＱＣＭ相関信号を元にしてキャリアＮＣＯ３を制御し、キャリアを追尾し続けるための位相ロックループ制御であり、Ｌ２ＣＭコードから航法データを取り出すためにＣｏｓｔａｓ型のＰＬＬ制御を行う。Ｃｏｓｔａｓ型ＰＬＬは、上述したように、キャリア位相が０サイクルまたは０．５サイクルになるように追尾する。
【００３４】
ＤＬＬ制御は、Ｌ２ＣＭコード用相関器６のＥａｒｌｙ相関信号とＬａｔｅ相関信号を元にしてコードＮＣＯ４１とＬ２ＣＬコード生成器４２およびＬ２ＣＭコード生成器４３を制御し、コードを追尾し続けるためのコードロックループ制御である。なお、ＰＬＬ制御およびＤＬＬ制御は周知であるため、詳しい説明は省略する。
【００３５】
ａｔａｎ処理部８は、図２に示すように、ＩＣＭ相関信号およびＱＣＭ相関信号からドップラーシフトしたキャリア位相θを逆三角関数（ａｔａｎ（Ｑ／Ｉ））によって求める処理部である。図３は、Ｌ２Ｃ信号を追尾中のＩＣＬ相関信号およびＩＣＭ相関信号の時系列グラフであり、図４、図５は、ＩＣＬ相関信号およびＱＣＬ相関信号と、ＩＣＭ相関信号およびＱＣＭ相関信号のコンスタレーション図である。これらのグラフから分かるように、Ｌ２ＣＭコードは航法データが重畳しているので、Ｉ信号の符号がプラスまたはマイナスのどちらにもなる。これに対しＬ２ＣＬコードのＩ信号は、航法データが重畳していないので、Ｉ信号の符号はプラスまたはマイナスのどちらかになり、時間経過しても符号が切り替わらず一定になる。ａｔａｎ処理部８は、出力範囲が−０．２５サイクル〜０．２５サイクルなので、航法データが重畳しているＬ２ＣＭコードでもＩ信号の符号の切り替わりに影響されることなく、安定してキャリア位相θを出力することができる。
【００３６】
キャリア位相積算部９は、ａｔａｎ処理部８から出力されたキャリア位相θを任意時間積算してキャリア位相積算値ＩＤＣを算出する処理部である。上述したように、Ｌ２ＣＭコードのＩ信号は、符号がプラスまたはマイナスに切り替わり、この切り替わりの影響を無くすためにａｔａｎ処理部８によるＣｏｓｔａｓ型ＰＬＬ制御を行っている。Ｃｏｓｔａｓ型ＰＬＬの追尾点は、０サイクルと０．５サイクルの２箇所に存在するため、キャリア位相積算値ＩＤＣには０．５サイクルのアンビギュイティが重畳することになる。
【００３７】
復調処理部１０は、追尾処理部７から出力された航法データを復調して測位計算に必要な軌道情報（エフェメリス）および時刻関連情報を抽出する処理部である。復調された軌道情報および時刻関連情報は、測位処理部１１に入力される。なお、航法データの復調処理は周知であるため、詳しい説明は省略する。
【００３８】
測位処理部１１は、追尾処理部７から出力された軌道情報、時刻関連情報および擬似距離ＰＲと、キャリア位相積算部９から出力されたキャリア位相積算値ＩＤＣとを利用してＲＴＫ測位を行う処理部である。なお、ＲＴＫ測位は周知であるため、詳しい説明は省略する。
【００３９】
アンビギュイティ検出部１２は、Ｌ２ＣＬコード用相関器５から出力されたＩＣＬ相関信号（第１のコードのキャリア位相）に基づき、Ｌ２Ｃ信号の０．５サイクルのアンビギュイティを検出する処理部である。具体的には、図６のフローチャートで示すように、追尾処理部７がＬ２ＣＭコードおよびＬ２ＣＬコードを追尾している場合（ステップＳ１、Ｓ２でＹＥＳ）、すなわち追尾処理部７でＤＬＬ制御およびＰＬＬ制御が行われている場合に、ＩＣＬ相関信号の符号がプラスであるのか、あるいはマイナスであるのかを判定し（ステップＳ３）、その判定結果に応じた補正フラグを出力する（ステップＳ４、Ｓ５）。この補正フラグは、キャリア位相積算値ＩＤＣに補正が必要であることを表す「要補正フラグ」と、キャリア位相積算値ＩＤＣの補正が不要であることを表す「非補正フラグ」からなる。例えば、ＩＣＬ相関信号の符号がプラス（０サイクル側）である場合（ステップＳ３でＮＯ）には、「非補正フラグ」を出力する（ステップＳ４）。また、ＩＣＬ相関信号の符号がマイナス（０．５サイクル側）である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）には、「要補正フラグ」を出力する（ステップＳ５）。
【００４０】
アンビギュイティ検出部１２は、０．５サイクルのアンビギュイティが解決されていないキャリア位相積算値ＩＤＣがＲＴＫ測位に利用されて測位精度が劣化するのを防止するために、アンビギュイティが解決済みであるか否かを判定し、その判定結果に応じた解決フラグを出力する機能も備えている。すなわち、アンビギュイティ検出部１２は、追尾処理部７がＬ２ＣＭコードおよびＬ２ＣＬコードを追尾していて（ステップＳ１、Ｓ２でＹＥＳ）、０．５サイクルのアンビギュイティ補正の有無が確認されている場合には、キャリア位相積算値ＩＤＣのアンビギュイティが解決済みであることを表す「解決済みフラグ」を出力する（ステップＳ６）。これとは逆に、追尾処理部７でＬ２ＣＭコードまたはＬ２ＣＬコードが追尾できていない場合（ステップＳ１またはＳ２でＮＯ）には、キャリア位相積算値ＩＤＣのアンビギュイティが解決されていないことを表す「未解決フラグ」を出力する（ステップＳ７）。
【００４１】
補正処理部１３は、アンビギュイティ検出部１２の検出結果に応じて、キャリア位相積算部９から入力されたキャリア位相積算値ＩＤＣの０．５サイクルアンビギュイティを補正する処理部である。図７のフローチャートに示すように、補正処理部１３は、アンビギュイティ検出部１２から「解決済みフラグ」が入力された場合（ステップＳ８でＹＥＳ）には、補正フラグの確認を行う（ステップＳ９）。この補正フラグが、「要補正フラグ」であった場合（ステップＳ９でＹＥＳ）には、キャリア位相積算値ＩＤＣを補正し（ステップＳ１０）、測位処理部１１に出力する（ステップＳ１１）。キャリア位相積算値ＩＤＣの補正は、０．５サイクルを加算（ＩＤＣ＋０．５サイクル）してもよいし、０．５サイクルを減算（ＩＤＣ−０．５サイクル）してもよい。ただし、衛星信号受信装置１では、複数の測位衛星から取得したキャリア位相積算値ＩＤＣは０．５サイクル加算補正又は０．５サイクル減算補正のどちらかで統一して補正するように予め設定されている。このように、キャリア位相積算値ＩＤＣの０．５サイクル加減算の補正方法を統一することで複数の測位衛星間でのキャリア位相積算値ＩＤＣの０．５サイクルのバラツキがなくなり、バラツキがなくなることが０．５サイクルアンビギュイティを解決することになり、ｃｍオーダでの高精度な測位が可能になる。
【００４２】
また、補正処理部１３は、補正フラグが「非補正フラグ」であった場合（ステップＳ９でＮＯ）、キャリア位相積算値ＩＤＣを補正せずにそのまま測位処理部１１に出力する（ステップＳ１１）。さらに、補正処理部１３は、アンビギュイティ検出部１２から「未解決フラグ」が入力された場合（ステップＳ８でＮＯ）には、キャリア位相積算値ＩＤＣの測位処理部１１への出力を停止する（ステップＳ１２）。この場合、測位処理部１１では、擬似距離ＰＲ、軌道情報および時刻関連情報のみから測位計算が行われる。
【００４３】
次に、上記実施の形態の作用について説明する。衛星信号受信装置１の測位部は、受信部から入力されたベースバンド信号と、キャリアＮＣＯ３から入力された周波数信号とからＬ２Ｃ信号のキャリア位相の同相成分であるＩ信号と、直交成分であるＱ信号とを出力する。
【００４４】
Ｌ２ＣＭコード用相関器６は、フェーズローテータ２から出力されたＩ信号およびＱ信号と、コード生成部４で生成されたＬ２ＣＭコードとを乗算し、積算することにより、Ｌ２ＣＭコードのキャリア位相であるＩＣＭ相関信号およびＱＣＭ相関信号を出力する。
【００４５】
追尾処理部７は、Ｌ２Ｃ信号の追尾するため、ＰＬＬ制御およびＤＬＬ制御を行う。これにより、キャリアＮＣＯ３およびコードＮＣＯ４１は、追尾処理部７から出力された入力値に応じてキャリア追尾用およびコード追尾用の周波数信号を出力する。また、追尾処理部７は、Ｌ２ＣＭコードからの航法データを抽出し、Ｌ２ＣＭコードから擬似距離ＰＲを算出してそれぞれ出力する。復調処理部１０は、航法データを復調して軌道情報および時刻関連情報を抽出し、測位処理部１１に入力する。
【００４６】
ａｔａｎ処理部８は、ＩＣＭ相関信号およびＱＣＭ相関信号からドップラーシフトしたキャリア位相θを逆三角関数によって算出する。キャリア位相積算部９は、ａｔａｎ処理部８から出力されたキャリア位相θを任意時間積算してキャリア位相積算値ＩＤＣを算出する。キャリア位相積算値ＩＤＣは、補正処理部１３に入力される。
【００４７】
Ｌ２ＣＬコード用相関器５は、フェーズローテータ２から出力されたＩ信号およびＱ信号と、コード生成部４で生成されたＬ２ＣＬコードとを乗算し、積算することにより、Ｌ２ＣＬコードのキャリア位相であるＩＣＬ相関信号を出力する。
【００４８】
アンビギュイティ検出部１２は、ＩＣＬ相関信号の符号がプラスであるのか、あるいはマイナスであるのかを判定し（ステップＳ３）、その判定結果に応じた補正フラグを出力する（ステップＳ４、Ｓ５）。ＩＣＬ相関信号の符号がプラス（０サイクル側）である場合（ステップＳ３でＮＯ）には、「非補正フラグ」を出力する（ステップＳ４）。また、ＩＣＬ相関信号の符号がマイナス（０．５サイクル側）である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）には、「要補正フラグ」を出力する（ステップＳ５）。
【００４９】
また、アンビギュイティ検出部１２は、追尾処理部７がＬ２ＣＭコードおよびＬ２ＣＬコードを追尾していて（ステップＳ１、Ｓ２でＹＥＳ）、０．５サイクルのアンビギュイティ補正の有無が確認されている場合には、「解決済みフラグ」を出力する（ステップＳ６）。これとは逆に、追尾処理部７でＬ２ＣＭコードまたはＬ２ＣＬコードが追尾できていない場合（ステップＳ１またはＳ２でＮＯ）には、「未解決フラグ」を出力する（ステップＳ７）。
【００５０】
補正処理部１３は、アンビギュイティ検出部１２から「解決済みフラグ」が入力された場合（ステップＳ８でＹＥＳ）には、補正フラグの確認を行う（ステップＳ９）。この補正フラグが、「要補正フラグ」であった場合（ステップＳ９でＹＥＳ）には、キャリア位相積算値ＩＤＣを補正し（ステップＳ１０）、測位処理部１１に出力する（ステップＳ１１）。この場合、測位処理部１１は、軌道情報、時刻関連情報および擬似距離ＰＲと、補正されたキャリア位相積算値ＩＤＣとを利用してＲＴＫ測位を行う。
【００５１】
また、補正処理部１３は、補正フラグが「非補正フラグ」であった場合（ステップＳ９でＮＯ）、キャリア位相積算値ＩＤＣを補正せずにそのまま測位処理部１１に出力する（ステップＳ１１）。この場合、測位処理部１１は、軌道情報、時刻関連情報および擬似距離ＰＲと、未補正のキャリア位相積算値ＩＤＣとを利用してＲＴＫ測位を行う。
【００５２】
さらに、補正処理部１３は、アンビギュイティ検出部１２から「未解決フラグ」が入力された場合（ステップＳ８でＮＯ）には、キャリア位相積算値ＩＤＣの測位処理部１１への出力を停止する（ステップＳ１２）。測位処理部１１は、軌道情報、時刻関連情報および擬似距離ＰＲのみから測位を行う。
【００５３】
以上のように、実施の形態１の衛星信号受信装置１によれば、Ｌ２ＣＬコードは、航法データが重畳されていないので、そのキャリア位相の同相成分であるＩＣＬ相関信号の符号はプラスまたはマイナスのいずれかになり、時間経過しても符号が切り替わらず一定になる。したがって、Ｌ２ＣＬコードのキャリア位相のＩＣＬ相関信号の符号を判定すれば、Ｌ２Ｃ信号のキャリア位相積算値ＩＤＣの０．５サイクルのアンビギュイティを解決することが可能である。Ｌ２ＣＬコードのキャリア位相の同相成分の符号は、Ｌ２Ｃ衛星信号からすぐに判定することができるので、従来のプリアンブルの符号を利用する手法に比べ、迅速かつ確実にアンビギュイティ補正の有無を検出することが可能である。
【００５４】
また、Ｌ２Ｃ信号の０．５サイクルアンビギュイティの補正有無を検出できない場合には、Ｌ２ＣＭコードのキャリア位相積算値ＩＤＣによる測位を停止するので、測位精度の劣化を抑制することが可能である。
【００５５】
（実施の形態２）
衛星信号の追尾では、追尾信号が相互相関信号へ乗り移ってキャリア位相の精度が低下することがある。この衛星信号の相互相関信号への乗り移りとは、所望の測位衛星の信号強度が弱信号の時に所望していない他の測位衛星の強信号が被ることにより、弱信号の追尾が精度よく行えなくなり、時に所望していない強信号に乗り移る状態をいう。このような相互相関信号への乗り移りが発生すると、測位精度が低下してｃｍオーダでの高精度な測位性能を得ることができない。しまう。本実施の形態は、衛星信号（Ｌ２Ｃ信号）の相互相関信号への乗り移りによる測位精度の低下を防止、抑制するために、衛星信号の相互相関信号への乗り移りを検出可能にした衛星信号受信装置に関するものである。
【００５６】
図８〜図１０は、この実施の形態に係る衛星信号受信装置１Ａを示し、図８は衛星信号受信装置１Ａを示すブロック図であり、図９は、この衛星信号受信装置１Ａで相互相関信号への乗り移りを検出する手順、図１０は、相互相関検出後の補正処理を示すフローチャートである。この実施の形態は、相互相関検出部（第１の相互相関検出手段）１４を備える点で、実施の形態１と構成が異なり、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。
【００５７】
相互相関検出部１４は、Ｌ２Ｃ信号の相互相関信号への乗り移りを検出する処理部である。相互相関検出部１４は、Ｌ２ＣＬコードおよびＬ２ＣＭコードのキャリア位相からそれぞれのキャリア振幅を取得し、Ｌ２ＣＬコードとＬ２ＣＭコードの振幅比から、Ｌ２Ｃ信号の相互相関信号への乗り移りを検出する。
【００５８】
具体的には、図９のフローチャートで示すように、追尾処理部７がＬ２ＣＭコードおよびＬ２ＣＬコードを追尾している場合（ステップＳ１３、Ｓ１４でＹＥＳ）、すなわち追尾処理部７でＤＬＬ制御およびＰＬＬ制御が行われている場合に、Ｌ２ＣＬコードおよびＬ２ＣＭコードのＰＬＬ出力であるＩＣＬ相関信号、ＱＣＬ相関信号、ＩＣＭ相関信号およびＱＣＭ相関信号から、下記数式１を用いてＬ２ＣＬコードおよびＬ２ＣＭコードの振幅比Ｒを算出し、予め設定された規定範囲と比較する（ステップＳ１５）。
【００５９】
【数１】
2018087778.tif 000003
【００６０】
Ｌ２ＣＬコードおよびＬ２ＣＭコードの振幅比Ｒは、相互相関信号への乗り移りが発生していない場合には約「１」となり、相互相関信号への乗り移りが発生している場合には、Ｌ２ＣＬコードおよびＬ２ＣＭコードの振幅の大きさが乖離する。したがって、振幅比Ｒと比較する規定範囲は、「１」を中心とした範囲に設定されており、振幅比Ｒがこの規定範囲外になると、相互相関信号への乗り移りが発生していると判定する。
【００６１】
相互相関検出部１４は、Ｌ２Ｃ信号の相互相関信号への乗り移りが発生していない場合（ステップＳ１５でＮＯ）には、相関フラグとして「相関なしフラグ」を補正処理部１３に出力する（ステップＳ１６）。また、Ｌ２Ｃ信号の相互相関信号への乗り移りが発生している場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）には、相関フラグとして「相関ありフラグ」を補正処理部１３に出力する（ステップＳ１７）。
【００６２】
補正処理部１３は、図１０のフローチャートで示すように、相互相関検出部１４から「相関ありフラグ」が入力された場合（ステップＳ１８でＮＯ）には、キャリア位相積算値ＩＤＣの測位処理部１１への出力を停止する（ステップＳ１２）。また、「相関なしフラグ」が入力された場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）には、補正フラグの確認を行う（ステップＳ９）。
【００６３】
以上のように、実施の形態２の衛星信号受信装置１Ａによれば、Ｌ２Ｃ信号の０．５サイクルのアンビギュイティを検出するための構成を利用して、Ｌ２ＣＬコードのキャリア振幅とＬ２ＣＭコードのキャリア振幅との振幅比Ｒを算出し、この振幅比ＲからＬ２Ｃ信号の相互相関信号への乗り移りを検出することができる。したがって、Ｌ２Ｃ信号が相互相関信号に乗り移って追尾精度が劣化している場合には、そのＬ２Ｃ信号の測位への利用を停止することもできるので、測位精度の低下を防止、抑制することが可能である。
【００６４】
（実施の形態３）
図１１は、この実施の形態に係る衛星信号受信装置に適用されるＬ１信号用相互相関検出部（第３の相互相関検出手段）を示すブロック図である。この実施の形態は、Ｌ１信号用相互相関検出部１６を備える点で、実施の形態２と構成が異なり、実施の形態２と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。
【００６５】
Ｌ１信号用相互相関検出部１６は、相互相関検出部１４で相互相関がチェックされたＬ２Ｃ信号のキャリア位相積算値（以下、ＩＤＣＬ２という）を利用して、同じＧＰＳ衛星から受信したＬ１信号の相互相関信号への乗り移りを検出するための処理部である。Ｌ１信号用相互相関検出部１６は、Ｌ１用キャリア位相積算部１６１、判定部１６２を備える。
【００６６】
Ｌ１用キャリア位相積算部１６１は、衛星信号受信装置のＬ１信号追尾処理部を経由して入力されたＬ１信号のキャリア位相θＬ１を積算し、キャリア位相積算値ＩＤＣＬ１を算出する。算出されたキャリア位相積算値ＩＤＣＬ１と、相互相関検出部１４で相互相関がチェックされたキャリア位相積算値ＩＤＣＬ２は、判定部１６２に入力される。
【００６７】
判定部１６２は、所定時間ｔにおけるキャリア位相積算値ＩＤＣＬ１と、キャリア位相積算値ＩＤＣＬ２の時間微分（ΔＩＤＣ／Δｔ）をそれぞれ計算する。例えば、時間間隔Δｔを１［ｓ］としたとき、ΔＩＤＣ／Δｔは単位Ｈｚの周波数となる。キャリア位相積算値ＩＤＣＬ２を時間微分して求めた周波数に衛星送信周波数の比（ｆＬ１／ｆＬ２）を乗じれば、キャリア位相積算値ＩＤＣＬ１を時間微分して求めた周波数に等しくなる。ここで、衛星送信周波数ｆＬ１は１５７５．４２ＭＨｚで、衛星送信周波数ｆＬ２は１２２７．６０ＭＨｚである。この関係は、下記数式２となるので、数式３のようにその差αを算出し、予め設定した規定範囲と比較すれば、Ｌ１信号が相互相関信号へ乗り移っているか否かを判定することができる。
【００６８】
数式３のαは、相互相関信号への乗り移りが発生していない場合には約「０」となり、相互相関信号への乗り移りが発生している場合には「０」から乖離する。したがって、数式３のαと比較する規定範囲は、「０」を中心とした範囲に設定されており、数式３のαがこの規定範囲外になると、Ｌ１信号が相互相関信号への乗り移りが発生していると判定する。判定結果は、Ｌ１信号に基づいて測位を行うＬ１信号用測位部に送信され、測位でのキャリア位相積算値ＩＤＣＬ１の使用有無の判断材料に利用される。
【００６９】
【数２】
2018087778.tif 000004
【００７０】
【数３】
2018087778.tif 000005
【００７１】
以上のように、実施の形態３によれば、相互相関検出部１４で相互相関信号への乗り移りがないことが検出されたＬ２Ｃ信号のキャリア位相積算値ＩＤＣＬ２を基準として、Ｌ１信号の相互相関信号への乗り移りを検出するので、Ｌ１信号の相互相関信号への乗り移りを精度よく検出することが可能である。
【００７２】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、ＧＰＳのＬ２Ｃ信号を例に説明したが、ＱＺＳＳのＬ２Ｃ信号でも同様にアンビギュイティおよび相互相関信号の検出が可能である。また、本発明は、Ｌ２Ｃ信号に限定されず、同期した複数のコードが多重化されている他の種類の衛星信号にも適用可能である。さらに、アンビギュイティ検出部１２でアンビギュイティが未解決の場合にフラグを出力するようにしたが、解決済みの場合にのみフラグを出力するようにしてもよい。同様に、相互相関検出部１４から相互相関信号への乗り移りがない場合にもフラグを出力するようにしたが、相互相関信号への乗り移りがある場合にのみフラグを出力するようにしてもよい。さらに、この発明の適用範囲はＲＴＫ測位に限定されず、キャリア位相積算値ＩＤＣを利用して測位するＲＴＫ−ＰＰＰ測位やＰＰＰ−ＡＲ測位にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１、１Ａ    衛星信号受信装置
２          フェーズローテータ（キャリア位相出力手段）
３          キャリアＮＣＯ
４          コード生成部
５          Ｌ２ＣＬコード用相関器（キャリア位相出力手段）
６          Ｌ２ＣＭコード用相関器（キャリア位相出力手段）
７          追尾処理部
８          ａｔａｎ処理部
９          キャリア位相積算部
１０        復調処理部
１１        測位処理部
１２        アンビギュイティ検出部（アンビギュイティ検出手段）
１３        補正処理部（補正処理手段）
１４        相互相関検出部
【図１】
2018087778.tif 000006
【図２】
2018087778.tif 000007
【図３】
2018087778.tif 000008
【図４】
2018087778.tif 000009
【図５】
2018087778.tif 000010
【図６】
2018087778.tif 000011
【図７】
2018087778.tif 000012
【図８】
2018087778.tif 000013
【図９】
2018087778.tif 000014
【図１０】
2018087778.tif 000015
【図１１】
2018087778.tif 000016
【図１２】
2018087778.tif 000017
【図１３】
2018087778.tif 000018
【図１４】
2018087778.tif 000019
【図１５】
2018087778.tif 000020