(57)【要約】【課題】同期保持部の位相サーチ量を低減する。【解決手段】ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号のコード位相を検出して受信信号の同期捕捉を行うとともに受信信号の同期捕捉が取れたときにおける受信信号のキャリア周波数の検出を行う同期捕捉部１０４を備え、この同期捕捉部１０４に対し、ＧＰＳ衛星毎に、ドップラー周波数の大きい順に、順次、受信信号の同期捕捉を実施させ、同期捕捉部によりキャリア周波数が検出されると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉を終了する前に、逐次、検出されたコード位相およびキャリア周波数を同期保持部へ送出させる（Ｓ２１２、Ｓ３００、Ｓ２１４、Ｓ２１６、Ｓ４００、Ｓ２１８）。【選択図】図２
2008151737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号のコード位相を検出して前記受信信号の同期捕捉を行うとともに、前記受信信号の同期捕捉が取れたときにおける受信信号のキャリア周波数の検出を行う同期捕捉部と、
前記同期捕捉部により前記コード位相およびキャリア周波数が検出された前記受信信号の拡散符号の同期保持を行う同期保持部と、を備えたＧＰＳ受信機であって、
前記同期捕捉部に対し、ＧＰＳ衛星毎に、順次、前記受信信号の同期捕捉を実施させ、前記同期捕捉部により前記コード位相およびキャリア周波数が検出されると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉を終了する前に、逐次、検出された前記コード位相およびキャリア周波数を前記同期保持部へ送出させる同期捕捉制御手段を備えたことを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項２】
前記ＧＰＳ衛星からの受信信号のドップラー周波数を算出するドップラー周波数算出手段を備え、
前記同期捕捉制御手段は、前記ドップラー周波数算出手段によって算出されたドップラー周波数の大きい順に、前記受信信号の同期捕捉を実施させることを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項３】
前記同期保持部は、複数のチャネルを有し、チャネル毎に同期保持を行うもので、
前記同期保持部の空きチャネル総数が１よりも大きく、かつ、コード位相誤差の推定値が前記同期保持部で検出できる位相分解能よりも大きいか否かを判定する空きチャネル判定手段を備え、
前記同期捕捉制御手段は、前記空きチャネル判定手段によって前記同期保持部の空きチャネル総数が１よりも大きく、かつ、コード位相誤差の推定値が前記同期保持部で検出できる位相分解能よりも大きいと判定された場合、前記同期保持部に複数の空きチャネルを用いて同期保持を開始するように指示することを特徴とする請求項１または２に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項４】
前記同期捕捉制御手段は、第１の信号積分時間で前記同期捕捉部に同期捕捉を実施させた後、前記第１の信号積分時間よりも長い第２の信号積分時間で前記同期捕捉部に同期捕捉を実施させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のＧＰＳ受信機。
【請求項５】
ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号のコード位相を検出して前記受信信号の同期捕捉を行うとともに、前記受信信号の同期捕捉が取れたときにおける受信信号のキャリア周波数の検出を行う同期捕捉部と、
前記同期捕捉部により前記コード位相およびキャリア周波数が検出された前記受信信号の拡散符号の同期保持を行う同期保持部と、を備えたＧＰＳ受信機の受信方法であって、
前記同期捕捉部に対し、ＧＰＳ衛星毎に、順次、前記受信信号の同期捕捉を実施させ、前記同期捕捉部により前記コード位相およびキャリア周波数が検出されると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉を終了する前に、逐次、検出された前記コード位相およびキャリア周波数を前記同期保持部へ送出させることを特徴とするＧＰＳ受信機の受信方法。
【請求項６】
前記ＧＰＳ衛星からの受信信号のドップラー周波数を算出し、この算出されたドップラー周波数の大きい順に、前記受信信号の同期捕捉を実施させることを特徴とする請求項５に記載のＧＰＳ受信機の受信方法。
【請求項７】
前記同期保持部は、複数のチャネルを有し、チャネル毎に同期保持を行うもので、
前記同期保持部の空きチャネル総数が１よりも大きく、かつ、コード位相誤差の推定値が前記同期保持部で検出できる位相分解能よりも大きいか否かを判定し、前記空きチャネル判定手段によって前記同期保持部の空きチャネル総数が１よりも大きく、かつ、コード位相誤差の推定値が前記同期保持部で検出できる位相分解能よりも大きいと判定された場合、前記同期保持部に複数の空きチャネルを用いて同期保持を開始するように指示することを特徴とする請求項５または６に記載のＧＰＳ受信機の受信方法。
【請求項８】
第１の信号積分時間で前記同期捕捉部に同期捕捉を実施させた後、前記第１の信号積分時間よりも長い第２の信号積分時間で前記同期捕捉部に同期捕捉を実施させることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載のＧＰＳ受信機の受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期捕捉部と同期保持部を有するＧＰＳ受信機およびＧＰＳ受信機の受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人工衛星（ＧＰＳ衛星）を利用して移動体の位置を測定するＧＰＳ受信機として、ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号のコード位相を検出して受信信号の同期捕捉を行うとともに、受信信号の同期捕捉が取れたときにおける受信信号のキャリア周波数の検出を行う同期捕捉部と、この同期捕捉部により検出された拡散符号のコード位相およびキャリア周波数の同期保持を行うとともにＧＰＳ衛星からの信号の復調を行う同期保持部と、を備えたＧＰＳ受信機がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３７２６８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載のＧＰＳ受信機では、ＧＰＳ衛星からの受信信号がメモリに取り込まれ、該取り込まれた信号について、同期捕捉部が、順次、ＧＰＳ衛星毎に受信信号の拡散符号のコード位相を検出して受信信号の同期捕捉を行うようになっている。
【０００４】
また、ＧＰＳ衛星からの受信信号がメモリにバッファリングされた後、同期捕捉部にて検出された拡散符号のコード位相およびキャリア周波数が同期保持部へ送出されるまで処理遅延が生じるため、同期保持部は、同期捕捉部にて検出された受信信号の拡散符号の位相およびキャリア周波数を、同期保持部における拡散符号の位相およびＩＦキャリアの初期値として、この初期値近辺でコード位相を再サーチするようにしている。そして、この再サーチにより同期が確立した後、ＧＰＳ衛星からの信号について拡散符号およびキャリア周波数の同期保持および、ＧＰＳ衛星から送信されるデータの復調を行うようにしている（段落番号０３０７から０３１７）。
【０００５】
例えば、４つのＧＰＳ衛星からの受信信号を同期捕捉して同期保持する場合、図９に示すように、４つのＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄからの受信信号がメモリにバッファリングされた後、同期捕捉部により、ＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄに対して、順次、同期捕捉処理が実施される。同期保持部は、同期捕捉部によるＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄに対する全ての同期捕捉が終了した後、ＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄに対して並行に、同期捕捉部で検出された各受信信号の拡散符号のコード位相およびキャリア周波数を、同期保持部における拡散符号のコード位相およびＩＦキャリアの初期値として、この初期値を基準とする所定範囲内でコード位相を再サーチする処理を開始する。そして、コード位相の再サーチが完了し同期が確立すると、ＧＰＳ衛星からの信号について拡散符号およびキャリア周波数の同期保持およびＧＰＳ衛星から送信されるデータの復調を行うようになっている。
【０００６】
ここで、データバッファ時間をＴ０、ＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄの各同期捕捉時間をＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ、ＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄの各ドップラー周波数をΔｆｄ、ＧＰＳ衛星信号のキャリア周波数をｆｒｆとすると、メモリへの受信信号のバッファリング開始時からのＧＰＳ衛星のドップラーシフトによる拡散符号の位相変化量は、以下のように表される。
【０００７】
拡散符号の位相変化量＝（Ｔ０＋ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ＋ＴＤ）・Δｆｄ／ｆｒｆ
この拡散符号の位相変化量の最悪値を考慮して（例えば、―５Ｈｚ＜Δｆｄ＜＋５Ｈｚとして）、同期保持部のコード位相のサーチ範囲が決定される。
【０００８】
しかし、特許文献１に記載のＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星からの受信信号がメモリにバッファリングされた後、同期捕捉部にて検出された拡散符号のコード位相およびキャリア周波数が同期保持部へ送出され、同期保持部がサーチを開始するまでの時間（Ｔ０＋ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ＋ＴＤ）が比較的長くなっているため、同期保持部の位相サーチ範囲を広くする必要がある。この結果、ＧＰＳ受信機が起動してから初回測位を完了するまでに時間がかるといった問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みたもので、同期保持部の位相サーチ量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴は、ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号のコード位相を検出して受信信号の同期捕捉を行うとともに、受信信号の同期捕捉が取れたときにおける受信信号のキャリア周波数の検出を行う同期捕捉部と、同期捕捉部によりコード位相およびキャリア周波数が検出された受信信号の拡散符号の同期保持を行う同期保持部と、を備えたＧＰＳ受信機であって、同期捕捉部に対し、ＧＰＳ衛星毎に、順次、受信信号の同期捕捉を実施させ、同期捕捉部によりコード位相およびキャリア周波数が検出されると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉を終了する前に、逐次、検出されたコード位相およびキャリア周波数を同期保持部へ送出させる同期捕捉制御手段を備えたことである。
【００１１】
このような構成では、同期捕捉部は、ＧＰＳ衛星毎に、順次、受信信号の同期捕捉を実施し、同期捕捉部によりコード位相およびキャリア周波数が検出されると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉を終了する前に、逐次、検出されたコード位相およびキャリア周波数が同期保持部へ送出されるので、同期保持部は、同期捕捉部からコード位相およびキャリア周波数を受信すると逐次コード位相のサーチを開始することができ、同期保持部の位相サーチ量を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の第２の特徴は、ＧＰＳ衛星からの受信信号のドップラー周波数を算出するドップラー周波数算出手段を備え、送出制御手段は、ドップラー周波数算出手段によって算出されたドップラー周波数の大きい順に、受信信号の同期捕捉を実施させることである。
【００１３】
同期保持部のコード位相の位相サーチ量は、同期捕捉の開始が遅いほど大きく、また、ＧＰＳ衛星のドップラー周波数が大きいほど大きくする必要があるが、上記した構成によれば、ドップラー周波数の大きい順に、受信信号の同期捕捉が実施されるので、最初に同期捕捉される衛星のドップラー周波数が最も大きく、後に同期捕捉される衛星ほどドップラー周波数が小さくなるように同期捕捉が実施され、同期保持部による位相サーチ量を最小化することが可能である。
【００１４】
また、本発明の第３の特徴は、同期保持部は、複数のチャネルを有し、チャネル毎に同期保持を行うもので、同期保持部の空きチャネル総数が１よりも大きく、かつ、コード位相誤差の推定値が同期保持部で検出できる位相分解能よりも大きいか否かを判定する空きチャネル判定手段を備え、同期捕捉制御手段は、空きチャネル判定手段によって同期保持部の空きチャネル総数が１よりも大きく、かつ、コード位相誤差の推定値が同期保持部で検出できる位相分解能よりも大きいと判定された場合、同期保持部に複数の空きチャネルを用いて同期保持を開始するように指示することである。
【００１５】
このような構成では、同期保持部の空きチャネル総数が１よりも大きく、かつ、コード位相誤差の推定値が同期保持部で検出できる位相分解能よりも大きい場合、同期保持部に複数の空きチャネルを用いて同期保持を開始するように指示されるので、同期保持部は、サーチ範囲を、指示された複数の空きチャネルで分割してサーチすることが可能となり、１チャンネル当たりの同期保持に要する時間を短縮することが可能である。
【００１６】
また、本発明の第４の特徴は、同期捕捉制御手段は、第１の信号積分時間で同期捕捉部に同期捕捉を実施させた後、第１の信号積分時間よりも長い第２の信号積分時間で同期捕捉部に同期捕捉を実施させることである。
【００１７】
このような構成では、第１の信号積分時間で同期捕捉が実施された後、第１の信号積分時間よりも長い第２の信号積分時間で同期捕捉が実施されるので、最初から第２の信号積分時間で同期捕捉を実施する場合と比較して、より早期に同期捕捉を完了することが可能である。
【００１８】
また、上記第１〜第４の特徴を、それぞれＧＰＳ受信機の受信方法として捉えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係るＧＰＳ受信機の構成を図１に示す。本ＧＰＳ受信機１００は、ＴＣＸＯ１０１、アンテナ１０２、周波数変換部１０３、同期捕捉部１０４、同期保持部１０５、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）１０６、揮発性メモリとしてのＲＡＭ１０７、不揮発性メモリとしてのフラッシュＲＯＭ１０８およびＣＰＵ１０９を備えている。
【００２０】
ＴＣＸＯ１０１は、温度補償型水晶発振器であり、ＧＰＳ受信機１００の基準クロック（例えば、発振周波数＝１６，３６８，０００Ｈｚ）を生成する。
【００２１】
アンテナ１０１は、ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信し、電気信号に変換する。
【００２２】
周波数変換部１０３は、図示しないＰＬＬ回路およびＡＤ変換回路を有し、このＰＬＬ回路を用いて、ＧＰＳ衛星から受信した受信信号（例えば、周波数＝１，５７５，４２０，０００Ｈｚ）を中間周波数帯のＩＦ信号（例えば、周波数＝４，０９２，０００Ｈｚ）に変換するとともに、ＡＤ変換回路によりＩＦ信号をデジタルデータに変換する。
【００２３】
同期捕捉部１０４は、ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号のコード位相を検出して受信信号の同期捕捉を行うとともに、受信信号の同期捕捉が取れたときにおける受信信号のキャリア周波数の検出を行う。同期捕捉部１０４は、図示しないＤＳＰおよびメモリを有し、周波数変換部１０３によってＡＤ変換されたデジタルデータをメモリに記憶し、このメモリに記憶されたデータに対し、高速のクロックで相関演算処理を行うことで、ＧＰＳ衛星からの受信信号のコード位相、キャリア周波数、衛星ＩＤの検出を高速で行う。
【００２４】
同期保持部１０５は、図示しないＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路を有し、このＤＬＬ回路を用いて同期捕捉部１０４により検出された拡散符号およびキャリア周波数の同期保持を行うとともにＧＰＳ衛星からの信号の復調を行う。また、同期保持部１０５は、同期保持を継続しているチャネル毎に信号レベルを検出する機能を有している。
【００２５】
ＲＴＣ１０６は、時間計測をするカウンタ（図示せず）を有し、このカウンタにより実時間をカウントする。
【００２６】
ＲＡＭ１０７は、ＣＰＵ１０９のワークメモリとして用いられる。また、フラッシュＲＯＭ１０８は、測位位置情報、衛星の軌道情報、後述するサーチリスト等の各種情報を記憶するためのメモリとして用いられる。
【００２７】
ＣＰＵ１０９は、図示しないＲＯＭを有し、このＲＯＭに記憶されたプログラムに従って各種処理を行う。ＣＰＵ１０９の処理としては、同期保持部１０５から出力される信号に含まれるコード位相、ドップラー周波数等の情報に基づいて、測位位置（経度、緯度、高度）等を演算する測位演算処理などがある。
【００２８】
図２に、ＣＰＵ１０９のメイン処理のフローチャートを示す。ＧＰＳ受信機１００が起動されると、ＣＰＵ１０９は、図２に示す処理を開始する。
【００２９】
まず、フラッシュＲＯＭ１０８に記憶されている衛星の軌道情報および前回の測位位置（経度、緯度、高度）を読み出す（Ｓ２００）。フラッシュＲＯＭ１０８には、衛星の軌道情報（アルマナック、エフェメリス）および測位位置（経度、緯度、高度）が記憶されており、それぞれ周期的に更新されるようになっている。ここでは、フラッシュＲＯＭ１０８から衛星の軌道情報および前回の測位位置（経度、緯度、高度）を読み出す。
【００３０】
次に、ＲＴＣ１０６から実時間（現在時刻）を読み出す（Ｓ２０２）。
【００３１】
次に、現在位置において受信可能と推定される衛星（可視衛星）を特定するとともに、当該衛星のドップラー周波数Ｆｄｏｐｐ（ｓｖｉｄ）を算出する（Ｓ２０４）。なお、ｓｖｉｄは、ＧＰＳ衛星を識別するための衛星ＩＤである。また、ドップラー周波数Ｆｄｏｐｐ（ｓｖｉｄ）は、Δｆｄと同じである。ドップラー周波数Ｆｄｏｐｐ（ｓｖｉｄ）の算出は周知のもので、ここでは、ＧＰＳ受信機１００の現在位置、現在時刻および衛星の軌道情報から、各衛星について概略のドップラー周波数Ｆｄｏｐｐ（ｓｖｉｄ）を算出する。
【００３２】
次に、同期保持部１０５から同期保持が完了している衛星数を表す情報を取得し、同期保持完了衛星数が閾値Ｎｓａｔ未満か否かを判定する（Ｓ２０６）。同期保持完了衛星数が閾値Ｎｓａｔ以上の場合、Ｓ２０６の判定はＮＯとなり、Ｓ２０２へ戻る。このように十分な数（閾値Ｎｓａｔ以上）の衛星が同期保持されている場合には、Ｓ２０８以降の処理へ進むことなくＳ２０２〜Ｓ２０６の処理が繰り返される。
【００３３】
一方、十分な数（閾値Ｎｓａｔ以上）の衛星が同期保持されていない場合、Ｓ２０６の判定はＮＯとなり、次に、同期捕捉が必要な衛星のリスト（以下、サーチリストと呼ぶ）を作成するとともに、ドップラー周波数Ｆｄｏｐｐ（ｓｖｉｄ）の絶対値の大きい順に並べ替えを行う（Ｓ２０８）。なお、ＧＰＳ受信機１００の起動直後では、Ｓ２０６の判定はＮＯとなり、Ｓ２０８の処理が実施される。
【００３４】
ここで、サーチリストについて説明する。図３に、サーチリストの一例を示す。図に示すように、サーチリストには、衛星ＩＤ、ドップラー周波数Ｆｄｏｐｐ（ｓｖｉｄ）の絶対値、サーチフラグ１、２および開始位置フラグが含まれる。
【００３５】
なお、サーチフラグ１は、後述する積分時間Ｔｉｎｔ１で同期捕捉処理を実施する際の同期捕捉が完了したか否かを示す識別子で、サーチフラグ２は、後述する積分時間Ｔｉｎｔ２で同期捕捉処理を実施する際の同期捕捉が完了したか否かを示す識別子である。また、開始位置フラグは、同期捕捉処理において最初に開始される衛星を示す識別子である。
【００３６】
開始位置フラグの指定がない（開始位置フラグ＝０）場合には、サーチリストの先頭から順に同期捕捉処理が実施されるようになっている。また、開始位置フラグの指定がある（開始位置フラグ＝１）場合には、開始位置フラグの指定がある衛星から順に同期捕捉処理が実施され、サーチリストの末尾まで同期捕捉処理が実施されると、サーチリストの先頭に戻り同期捕捉処理が実施されるようになっている。このようにして、サーチリスト内の全ての衛星に対して同期捕捉処理が実施されるようにしている。
【００３７】
また、サーチリストの開始位置フラグは、同期捕捉処理が開始されると０にリセットされるようになっている。
【００３８】
また、Ｓ２０８では、サーチリストのサーチフラグ１、２を、処理未処理を示す０に初期化する処理も実施される。
【００３９】
次のＳ２１０では、ＩＦ信号データの取得およびタイムカウンタのリセットを行う。具体的には、周波数変換部１０３によって中間周波数帯のＩＦ信号に変換され、ＡＤ変換回路によってＡＤ変換されたデジタルデータを同期捕捉部１０４のメモリに記憶させるとともに、メモリに記憶した時点からの経過時間をカウントするタイムカウンタをリセットする。タイムカウンタは、リセットからの経過時間のカウントを開始する。
【００４０】
Ｓ２１２、Ｓ３００、Ｓ２１４では、サーチリストに従って、同期捕捉部１０４に対し、ＧＰＳ衛星毎に、順次、受信信号の同期捕捉を実施させ、同期捕捉部によりキャリア周波数が検出されると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉を終了する前に、逐次、検出されたコード位相およびキャリア周波数を同期保持部へ送出させる処理を行う。また、Ｓ２１６、Ｓ４００、Ｓ２１８では、サーチリストに従って、同期捕捉部１０４に対し、ＧＰＳ衛星毎に、順次、より長い信号積分時間で受信信号の同期捕捉を実施させ、同期捕捉部によりコード位相およびキャリア周波数が検出されると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉を終了する前に、逐次、検出されたコード位相およびキャリア周波数を同期保持部へ送出させる処理を行う。
【００４１】
Ｓ２１２では、サーチリストでサーチフラグ１が０となっている衛星があるか否かを判定する。具体的には、サーチリストを参照し、開始位置フラグの指定がない（開始位置フラグ＝０）場合には、サーチリストの先頭（最上段）からサーチフラグ１が０となっている衛星があるか否かを判定し、開始位置フラグの指定がある（開始位置フラグ＝１）場合には、開始位置フラグの指定のある衛星からサーチフラグ１が０となっている衛星があるか否かを判定する。
【００４２】
サーチフラグ１が０となっている衛星がある場合、Ｓ２１２の判定はＹＥＳとなり、次に、当該衛星を積分時間Ｔｉｎｔ１で同期捕捉処理を実施する（Ｓ３００）。この同期捕捉処理については、後で詳細に説明する。
【００４３】
同期捕捉処理が完了すると、次に、サーチリストの当該衛星のサーチフラグ１を１として（Ｓ２１４）、Ｓ２１２へ戻る。このように、サーチリストのサーチフラグ１が０となっている衛星に対し、サーチリストに示された順に従って同期捕捉処理を実施する。
【００４４】
そして、サーチフラグ１が０となっている衛星がなくなると、Ｓ２１２の判定はＮＯとなり、次に、サーチリストでサーチフラグ２が０となっている衛星があるか否かを判定する（Ｓ２１６）。具体的には、Ｓ２１２と同様に、サーチリストの開始位置フラグの指定に従って、サーチフラグ２が０となっている衛星があるか否かを判定する。
【００４５】
サーチフラグ２が０となっている衛星がある場合、Ｓ２１６の判定はＹＥＳとなり、次に、当該衛星を積分時間Ｔｉｎｔ１よりも長い積分時間Ｔｉｎｔ２で同期捕捉処理を実施する（Ｓ４００）。なお、積分時間が長いほど感度よく信号を検出可能となる。この同期捕捉処理についても、後で詳細に説明する。
【００４６】
同期捕捉処理が完了すると、次に、サーチリストの当該衛星のサーチフラグ２を１として（Ｓ２１８）、Ｓ２１６へ戻る。このように、サーチリストのサーチフラグ２が０となっている衛星に対し、サーチリストの順に従って同期捕捉処理を実施する。
【００４７】
そして、サーチフラグ２が０となっている衛星がなくなると、Ｓ２１６の判定はＮＯとなり、Ｓ２０２へ戻る。
【００４８】
このように、同期保持完了衛星数が閾値Ｎｓａｔ未満になると、サーチリストに従い、同期捕捉部１０４による受信信号の同期捕捉が実施される。
【００４９】
図４に、先のＳ３００、Ｓ４００で実施される同期捕捉処理のフローチャートを示す。なお、Ｓ３００とＳ４００とでは、積分時間Ｔｉｎｔのみが異なる。この同期捕捉処理では、まず、衛星のコード位相誤差ＣＰｅｒｒを算出する（Ｓ３０２）。具体的には、同期捕捉部１０４のメモリにデータを記憶してからの経過時間を、タイムカウンタから読み出し、変数Ｔに格納する。ここで、ＴＸＣＯ１０１の公称周波数をＦｔｃｏ、ＴＸＣＯ１０１の公称周波数からのずれ量をΔＦｔｃｏ、ＧＰＳ衛星からの受信信号のキャリア周波数をＦｃａｒ、ＧＰＳ衛星のドップラー周波数をＦｄｏｐｐとすると、衛星のコード位相誤差の推定値ＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）は、数式１を用いて算出することができる。
【００５０】
（数１）
ＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）＝２Ｔ（｜ΔＦｔｘｃｏ｜／Ｆｔｘｃｏ＋｜Ｆｄｏｐｐ（ｓｖｉｄ）｜／Ｆｃａｒ）
なお、ΔＦｔｘｃｏは、特許第３１１５０８４号公報をはじめとする各種推定方法を用いることで限りなく０に近づけることが可能であり、本実施形態では、ΔＦｔｘｃｏ＝０として、衛星のコード位相誤差の推定値ＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）を算出するものとする。
【００５１】
次に、衛星のコード位相誤差の推定値ＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）が数式２を満たすか否かを判定する（Ｓ３０４）。
【００５２】
（数２）
ＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）／ＮＣｈｆｒｅｅ＜ＣＷｔｈｒｅｓｈ
ただし、ＮＣｈｆｒｅｅは、同期保持部１０５における空きチャネル総数、ＣＷｔｈｒｅｓｈは、固定の閾値である。
【００５３】
数式２の条件が満たされる場合、Ｓ３０４の判定はＹＥＳとなり、次に、指定された積分時間で同期捕捉処理を実施する（Ｓ３０６）。Ｓ３００の場合、積分時間はＴｉｎｔ１、Ｓ４００の場合、積分時間はＴｉｎｔ２として同期捕捉処理を実施する。ただし、積分時間Ｔｉｎｔ１＜積分時間Ｔｉｎｔ２となっている。
【００５４】
Ｓ３０８では、同期捕捉部１０４により受信信号が検出できたか否かの判定処理を行う。受信信号が検出された場合には、Ｓ３０８の判定はＹＥＳとなり、次に、数式３と数式４を満たすか否かを判定する（Ｓ３１０）。すなわち、空きチャネル総数ＮＣｈｆｒｅｅが１よりも大きく、かつ、コード位相誤差の推定値ＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）が同期保持部で検出できる位相分解能よりも大きいか否かを判定する。なお、本実施形態では、コード位相誤差が０．５チップ未満であれば、１つの空きチャンネルを用いて同期保持を行い、コード位相誤差が０．５チップよりも大きい場合には、複数の空きチャンネルを用いて同期保持を行うようにするため、数式４を用いてコード位相誤差の推定値ＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）が０．５よりも大きいか否かを判定するようにしている。
【００５５】
（数３）
ＮＣｈｆｅｅ＞１
（数４）
ＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）＞０．５
ここで、数式３、４が満たされる場合、Ｓ３１０の判定はＹＥＳとなり、同期保持部１０５に検出結果を通知し、複数のチャネルを用いて同期保持処理を開始する（Ｓ３１２）。具体的には、同期捕捉部１０４に、検出されたコード位相、キャリア周波数および衛星ＩＤを含む検出結果を送出させるととともに、同期保持部１０５に複数チャネルを用いて同期保持処理を開始するように指示する。同期保持部１０５は、同期捕捉部１０４からこの検出結果を受信すると、複数チャネルを用いて同期保持処理を開始する。
【００５６】
また、数式３、４が満たされない場合、Ｓ３１０の判定はＮＯとなり、同期保持部１０５に検出結果を通知し、１つのチャネルを用いて同期保持処理を開始する（Ｓ３１４）。具体的には、同期保持部１０５に、検出されたコード位相およびキャリア周波数を送出させるととともに、同期保持部１０５に１つのチャネルを用いて同期保持処理を開始するように指示する。同期保持部１０５は、同期捕捉部１０４からこの検出結果を受信すると、１つのチャネルを用いて同期保持処理を開始する。
【００５７】
また、Ｓ３０４において、数式２の条件が満たされない場合、Ｓ３０４の判定はＮＯとなり、次に、次回サーチ開始衛星が決定済みか否かを判定する（Ｓ３１６）。具体的には、サーチリストの開始位置フラグを参照して、次回サーチ開始衛星が決定されている場合、Ｓ３１６の判定はＹＥＳとなり、本処理を終了する。
【００５８】
また、次回サーチ開始衛星が決定されていない場合、Ｓ３１６の判定はＮＯとなり、次に、処理対象の衛星ＩＤを次回サーチ開始衛星に設定する（Ｓ３１８）。具体的には、処理対象の衛星ＩＤのサーチリストの開始位置フラグを１に設定し、本処理を終了する。
【００５９】
また、Ｓ３０６の同期捕捉処理により信号検出されない場合、Ｓ３０８の判定はＮＯとなり、Ｓ３１２、Ｓ３１４の同期保持処理へ進むことなく、本処理を終了する。
【００６０】
図５に、ＣＰＵ１０９による同期保持処理のフローチャートを示す。この同期保持処理は、図２に示したメイン処理とは独立して処理動作が実施される。
【００６１】
まず、同期保持部１０５が同期捕捉部１０４から捕捉結果を受信したか否かを判定する（Ｓ５０２）。
【００６２】
同期保持部１０５が同期捕捉部１０４から捕捉結果を受信した場合、次に、捕捉結果により指定された衛星を空きチャネルＮ個に割り当てる（Ｓ５０４）。具体的には、数式５、数式６を満たすＮを空きチャンネル数として割り当てる。
【００６３】
（数５）
Ｎ＜２ＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）
（数６）
Ｎ≦ＮＣｈｆｒｅｅ
例えば、図６に示すように、指定された衛星を４つの空きチャネル＃１〜＃４に割り当てた場合、コード位相をＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）／Ｎずつずらして同期保持する。このように、複数の空きチャネルを用いてコード位相をずらして同期保持することにより、１チャネル当たりのコード位相のサーチ範囲をＣＰｅｒｒ（ｓｖｉｄ，Ｔ）／Ｎとすることができ、図７に示すように、１つの空きチャネル＃１を用いて同期保持する場合と比較して、コード位相のサーチ範囲を１／Ｎに短縮するようにしている。
【００６４】
次に、Ｎチャネルのうちいずれかのチャネルで同期保持が完了したか否かを判定する（Ｓ５０６）。
【００６５】
ここで、Ｎチャネルのうちいずれかのチャネルで同期保持が完了すると、Ｓ５０６の判定はＹＥＳとなり、次に、同一衛星ＩＤが割り当てられた他のチャネル（Ｎ−１）を開放して空きチャネルとする（Ｓ５０８）。具体的には、同時保持部１０５に対し、同一衛星ＩＤが割り当てられた他のチャネル（Ｎ−１）を開放して空きチャネルとするように指示する。
【００６６】
次に、サーチリストから当該衛星を削除し（Ｓ５１０）、Ｓ５１６へ進む。
【００６７】
また、Ｎチャネルのうち１チャネルも同期保持が完了していない場合、Ｓ５０６の判定はＮＯとなり、次に、同期保持未完了のまま一定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ５１２）。
【００６８】
同期保持未完了のまま一定時間が経過していない場合、Ｓ５１２の判定はＮＯとなり、Ｓ５０６へ戻る。
【００６９】
また、同期保持未完了のまま一定時間が経過すると、Ｓ５１２の判定はＹＥＳとなり、次に、指定された衛星ＩＤを割り当てたＮチャネルを開放し、空きチャネルとする（Ｓ５１４）。具体的には、同時保持部１０５に対し、指定された衛星ＩＤを割り当てたＮチャネルを開放し、空きチャネルとするように指示する。
【００７０】
次のＳ５１６では、同期保持中のチャネルの信号レベルを調査する。具体的には、同期保持部１０５から同期保持中のチャネルの信号レベルを取得する。
【００７１】
次に、信号レベルが予め定められた閾値未満になった状態が一定時間以上継続されているか否かを判定する（Ｓ５１８）。
【００７２】
信号レベルが予め定められた閾値未満になった状態が一定時間以上継続されている場合、Ｓ５１８の判定はＹＥＳとなり、次に、当該チャネルを空きチャネルにし、当該衛星をサーチリストに追加し（Ｓ５２０）、Ｓ５０２へ戻る。
【００７３】
また、信号レベルが予め定められた閾値未満になった状態が一定時間以上継続されていない場合、Ｓ５１８の判定はＮＯとなり、Ｓ５２０の処理を実施することなく、Ｓ５０２へ戻る。
【００７４】
また、同期保持部１０５が同期捕捉部１０４から捕捉結果を受信していない場合、Ｓ５０２の判定はＮＯとなり、Ｓ５０６〜Ｓ５１４の処理を実施することなく、Ｓ５１６へ進む。
【００７５】
本実施形態におけるＧＰＳ受信機１００は、前述したように、同期捕捉部１０４に対し、ＧＰＳ衛星毎に、順次、受信信号の同期捕捉を実施させ、同期捕捉部によりキャリア周波数が検出されると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉を終了する前に、逐次、検出されたコード位相およびキャリア周波数を同期保持部へ送出させる処理を行う。
【００７６】
図８に、４つのＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄからの受信信号の同期捕捉を実施する場合を例に、メモリへのデータバッファから、同期捕捉部１０４による同期捕捉および同期保持部１０５によるコード位相の再サーチのタイミングを示す。ここでは、ＧＰＳ衛星Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順にドップラー周波数が小さくなっているものとする。図に示すように、ＧＰＳ衛星毎に、順次、コード位相およびキャリア周波数が検出されると、検出された時点でコード位相およびキャリア周波数が逐次、同期保持部１０５へ送出される。すなわち、同期捕捉が終了すると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉が終了するのを待たずに、コード位相およびキャリア周波数が逐次、同期保持部１０５へ送出される。
【００７７】
ここで、データバッファ時間をＴ０、ＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄの各同期捕捉時間をＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ、ＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄの各ドップラー周波数をΔｆｄ（Ａ）、Δｆｄ（Ｂ）、Δｆｄ（Ｃ）、Δｆｄ（Ｄ）、ＧＰＳ衛星信号のキャリア周波数をｆｒｆとすると、メモリへの受信信号のバッファリング開始時からの各ＧＰＳ衛星Ａ〜Ｄのドップラーシフトによる拡散符号の位相変化量は、以下のように表される。
【００７８】
ＧＰＳ衛星Ａの位相変化量＝（Ｔ０＋ＴＡ）・Δｆｄ（Ａ）／ｆｒｆ
ＧＰＳ衛星Ｂの位相変化量＝（Ｔ０＋ＴＡ＋ＴＢ）・Δｆｄ（Ｂ）／ｆｒｆ
ＧＰＳ衛星Ｃの位相変化量＝（Ｔ０＋ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ）・Δｆｄ（Ｃ）／ｆｒｆ
ＧＰＳ衛星Ｄの位相変化量＝（Ｔ０＋ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ＋ＴＤ）・Δｆｄ（Ｄ）／ｆｒｆ
この拡散符号の位相変化量に基づいて同期保持部のコード位相の位相サーチ量を決定する。
【００７９】
したがって、図９に示したように、４つのＧＰＳ衛星からの受信信号の同期捕捉が終了してから同期保持を開始する場合と比較して、同期保持部１０５のコード位相の位相サーチ量を低減することができる。
【００８０】
上記した構成によれば、同期捕捉部は、ＧＰＳ衛星毎に、順次、受信信号の同期捕捉を実施し、同期捕捉部によりコード位相およびキャリア周波数が検出されると、他のＧＰＳ衛星に対する同期捕捉を終了する前に、逐次、検出されたコード位相およびキャリア周波数が同期保持部へ送出されるので、同期保持部は、同期捕捉部からコード位相およびキャリア周波数を受信すると逐次コード位相のサーチを開始することができ、同期保持部の位相サーチ量を低減することができる。
【００８１】
また、同期保持部のコード位相の位相サーチ量は、同期捕捉の開始が遅いほど大きく、また、ＧＰＳ衛星のドップラー周波数が大きいほど大きくする必要があるが、上記した構成によれば、ドップラー周波数の大きい順に、受信信号の同期捕捉が実施されるので、最初に同期捕捉される衛星のドップラー周波数が最も大きく、後に同期捕捉される衛星ほどドップラー周波数が小さくなるように同期捕捉が実施され、同期保持部による位相サーチ量を最小化することが可能である。
【００８２】
また、同期保持部の空きチャネル総数が１よりも大きく、かつ、コード位相誤差の推定値が同期保持部で検出できる位相分解能よりも大きい場合、同期保持部に複数の空きチャネルを用いて同期保持を開始するように指示されるので、同期保持部は、サーチ範囲を、指示された複数の空きチャネルで分割してサーチすることが可能となり、１チャンネル当たりの同期保持に要する時間を短縮することが可能である。
【００８３】
また、第１の信号積分時間で同期捕捉が実施された後、第１の信号積分時間よりも長い第２の信号積分時間で同期捕捉が実施されるので、最初から第２の信号積分時間で同期捕捉を実施する場合と比較して、より早期に同期捕捉を完了することが可能である。
【００８４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。
【００８５】
例えば、上記実施形態では、Ｓ３００にて積分時間Ｔｉｎｔ１で同期捕捉処理を実施した後、Ｓ４００にて積分時間Ｔｉｎｔ１よりも積分時間の長い積分時間Ｔｉｎｔ２で同期捕捉処理を実施する例を示したが、例えば、Ｓ４００にて積分時間Ｔｉｎｔ２で同期捕捉処理を実施した後、更に、積分時間Ｔｉｎｔ２よりも積分時間の長い積分時間Ｔｉｎｔ３で同期捕捉処理を実施してもよい。
【００８６】
なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、図２のＳ２１２、Ｓ３００、Ｓ２１４、Ｓ２１６、Ｓ４００、Ｓ２１８が同期捕捉制御手段に相当し、Ｓ２０４がドップラー周波数算出手段に相当し、Ｓ３１０が空きチャネル判定手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＧＰＳ受信機の構成を示す図である。
【図２】ＣＰＵによるメイン処理のフローチャートである。
【図３】サーチリストの一例を示す図である。
【図４】ＣＰＵによる同期捕捉処理のフローチャートである。
【図５】ＣＰＵによる同期保持処理のフローチャート
【図６】衛星を４つの空きチャネル＃１〜＃４に割り当てた場合のコード位相のサーチ範囲について説明するための図である。
【図７】衛星を１つの空きチャネル＃１に割り当てた場合のコード位相のサーチ範囲について説明するための図である。
【図８】メモリへのデータバッファから、同期捕捉部による同期捕捉および同期保持部によるコード位相の再サーチのタイミングを示す図である。
【図９】課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００…ＧＰＳ受信機、１０１…ＴＣＸＯ、１０２…アンテナ、
１０３…周波数変換部、１０４…同期捕捉部、１０５…同期保持部、１０６…ＲＴＣ、
１０７…ＲＡＭ、１０８…フラッシュＲＯＭ、１０９…ＣＰＵ。 
【図１】
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【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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