(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数でデジタル化されたスペクトル拡散信号のロック状態を検出するための方法であって、
前記スペクトル拡散信号を同相信号と乗算することによって、第１データストリームを生成する段階と、
前記スペクトル拡散信号を直交位相信号と乗算することによって、第２データストリームを生成する段階と、
積分ユニットにおいて、前記第１データストリーム、および前記第１データストリームと同一の位相シフトを具備する所定のＰＲＮコードに基づいて、第１積分結果を計算する段階と、
前記積分ユニットにおいて、前記第２データストリーム、および前記第２データストリームと同一の位相シフトを具備する所定のＰＲＮコードに基づいて、第２積分結果を計算する段階と、
ロック状態検出器において、前記第１および第２積分結果に基づいて、第１および第２評価値を決定する段階と、
前記第１評価値を前記第２評価値で除算した比率を決定する段階と、
前記ロック状態検出器において、前記比率を所定の値と比較することによって、前記スペクトル拡散信号がロックまたはロストされたかどうかを示すロック状態結果を決定する段階と
を有し、
前記第１評価値を決定する段階が、
第１および第２累算結果を生成するために、前記第１および第２積分結果を時間周期でそれぞれ累算する段階と、
前記第１および第２累算結果の２乗の和を計算する段階と
を有し、
前記第２評価値を決定する段階が、
前記第１および第２積分結果の２乗の和を計算する段階と、
前記２乗の和を前記時間周期で累算する段階と
を有する方法。
【請求項２】
多重ロック状態結果を時間周期で生成する段階と、
前記信号がロックされたことを示すロック状態結果の所定の第１の数が連続して生成されている場合、前記信号がロックされたことを決定する段階と、
前記信号をロストしたことを示すロック状態結果の所定の第２の数が連続して生成されている場合、前記信号をロストしたことを決定する段階と
を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記比率を決定する前に、フィルタリングユニットにおいて、前記第１および第２評価値のフィルタリングを行う段階を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ナビゲーションデータビットの境界を検出する段階と、
前記ナビゲーションデータビットの周期以内で、前記第１および第２積分値を累算する段階と
を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
所定の周波数でデジタル化されたスペクトル拡散信号のロック状態を検出するための方法であって、
前記スペクトル拡散信号を同相信号と乗算することによって、第１データストリームを生成する段階と、
前記スペクトル拡散信号を直交位相信号と乗算することによって、第２データストリームを生成する段階と、
積分ユニットにおいて、前記第１データストリーム、および前記第１データストリームと同一の位相シフトを具備する所定のＰＲＮコードに基づいて、第１積分結果を計算する段階と、
前記積分ユニットにおいて、前記第２データストリーム、および前記第２データストリームと同一の位相シフトを具備する所定のＰＲＮコードに基づいて、第２積分結果を計算する段階と、
ロック状態検出器において、前記第１および第２積分結果に基づいて、第１および第２評価値を決定する段階と、
前記第１評価値を前記第２評価値で除算した比率を決定する段階と、
前記ロック状態検出器において、前記比率を所定の値と比較することによって、前記スペクトル拡散信号がロックまたはロストされたかどうかを示すロック状態結果を決定する段階と
を有し、
前記第１評価値を決定する段階が、
第１および第２累算結果を生成するために、前記第１および第２積分結果を時間周期でそれぞれ累算する段階と、
前記第１および第２累算結果の２乗の和を計算する段階と、
前記２乗の和の平方根を計算する段階と
を有し、
前記第２評価値を決定する段階が、
前記第１および第２積分結果の２乗の和を計算する段階と、
前記２乗の和の平方根を計算する段階と、
前記平方根を前記時間周期で累算する段階と
を有する方法。
【請求項６】
多重ロック状態結果を時間周期で生成する段階と、
前記信号がロックされたことを示すロック状態結果の所定の第１の数が連続して生成されている場合、前記信号がロックされたことを決定する段階と、
前記信号をロストしたことを示すロック状態結果の所定の第２の数が連続して生成されている場合、前記信号をロストしたことを決定する段階と
を更に有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記比率を決定する前に、フィルタリングユニットにおいて、前記第１および第２評価値のフィルタリングを行う段階を更に有する請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ナビゲーションデータビットの境界を検出する段階と、
前記ナビゲーションデータビットの周期以内で、前記第１および第２積分値を累算する段階と
を更に有する請求項５に記載の方法。
【請求項９】
所定の周波数でデジタル化されたスペクトル拡散信号のロック状態を検出するための方法であって、
前記スペクトル拡散信号を同相信号と乗算することによって、第１データストリームを生成する段階と、
前記スペクトル拡散信号を直交位相信号と乗算することによって、第２データストリームを生成する段階と、
積分ユニットにおいて、前記第１データストリーム、および前記第１データストリームと同一の位相シフトを具備する所定のＰＲＮコードに基づいて、第１積分結果を計算する段階と、
前記積分ユニットにおいて、前記第２データストリーム、および前記第２データストリームと同一の位相シフトを具備する所定のＰＲＮコードに基づいて、第２積分結果を計算する段階と、
ロック状態検出器において、前記第１および第２積分結果に基づいて、第１および第２評価値を決定する段階と、
前記第１評価値を前記第２評価値で除算した比率を決定する段階と、
前記ロック状態検出器において、前記比率を所定の値と比較することによって、前記スペクトル拡散信号がロックまたはロストされたかどうかを示すロック状態結果を決定する段階と
を有し、
前記第１評価値を決定する段階が、
第１および第２累算結果を生成するために、前記第１および第２積分結果を時間周期でそれぞれ累算する段階と、
前記第１および第２累算結果の絶対値の和を計算する段階と
を有し、
前記第２評価値を決定する段階が、
前記第１および第２積分結果の絶対値の和を計算する段階と、
前記絶対値の和を前記時間周期で累算する段階と
を有する方法。
【請求項１０】
多重ロック状態結果を時間周期で生成する段階と、
前記信号がロックされたことを示すロック状態結果の所定の第１の数が連続して生成されている場合、前記信号がロックされたことを決定する段階と、
前記信号をロストしたことを示すロック状態結果の所定の第２の数が連続して生成されている場合、前記信号をロストしたことを決定する段階と
を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記比率を決定する前に、フィルタリングユニットにおいて、前記第１および第２評価値のフィルタリングを行う段階を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ナビゲーションデータビットの境界を検出する段階と、
前記ナビゲーションデータビットの周期以内で、前記第１および第２積分値を累算する段階と
を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
所定の周波数でデジタル化されたスペクトル拡散信号のロック状態を検出するための装置であって、
同相積分結果および直交位相積分結果を時間周期で別々に累算するための第１累算器と、
前記累算された同相積分結果および前記累算された直交位相積分結果に基づく第１評価値を決定するための、前記第１累算器に接続された第１計算ユニットと、
前記同相積分結果および前記直交位相積分結果を処理するための第２計算ユニットと、
前記第２計算ユニットの出力を前記時間周期で累算するために、前記第２計算ユニットに接続された第２累算器と、
前記第２累算器からの前記累算結果を所定の値と乗算した第２評価値を決定するための乗算器と、
前記第１および第２評価値を比較するために、および前記ロック状態の指標となる比較結果を生成するために、前記第１計算ユニットおよび前記乗算器に接続された比較器と
を具備し、
前記同相積分結果は、前記スペクトル拡散信号を同相信号と乗算することによって生成した第１データストリームと、該第１データストリームと同一の位相シフトを有する所定のＰＲＮコードとに基づいて計算された積分結果であり、
前記直交位相積分結果は、前記スペクトル拡散信号を直交位相信号と乗算することによって生成した第２データストリームと、該第２データストリームと同一の位相シフトを有する所定のＰＲＮコードとに基づいて計算された積分結果である、装置。
【請求項１４】
前記ロック状態を決定するための、前記比較器に接続された状態機械を更に具備する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１計算ユニットが、前記累算された同相積分結果および前記累算された直交位相積分結果の２乗の和を計算する請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２計算ユニットが、前記同相積分結果および前記直交位相積分結果の２乗の和を計算する請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１計算ユニットが、まず前記累算された同相積分結果および前記累算された直交位相積分結果の２乗の和を計算し、ついで前記２乗の和の平方根を計算する請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２計算ユニットが、まず前記同相積分結果および前記直交位相積分結果の２乗の和を計算し、ついで前記２乗の和の平方根を計算する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１計算ユニットが、前記累算された同相積分結果および前記累算された直交位相積分結果の絶対値の和を計算する請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２計算ユニットが、前記累算された同相積分結果および前記累算された直交位相積分結果の絶対値の和を計算する請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１計算ユニットおよび前記比較器の間に接続された第１フィルタと、
前記第２累算器および前記乗算器の間に接続された第２フィルタと
を更に具備する請求項１３に記載の装置。
【請求項２２】
前記時間周期が、ナビゲーションデータビットの周期である請求項１３に記載の装置。
【請求項２３】
所定のサンプリング周波数でデジタル化されたスペクトル拡散信号を処理するためのシステムであって、
捕捉モジュールと、
前記捕捉モジュールに接続された追跡モジュールと
を具備し、
前記追跡モジュールは、
同相積分結果を生成可能な第１積分ユニットと、
直交位相積分結果を生成可能な第２積分ユニットと、
ナビゲーションデータビットのビット境界を検出するためのビット同期モジュールと、
前記スペクトル拡散信号のロック状態を検出するための、前記第１および第２積分ユニットに接続されたロック状態検出器と
を具備し、
前記ロック状態検出器は、
同相積分結果および直交位相積分結果を時間周期で別々に累算するための第１累算器と、
前記累算された同相積分結果および前記累算された直交位相積分結果に基づいて第１評価値を決定するための、前記第１累算器に接続された第１計算ユニットと、
前記同相積分結果および前記直交位相積分結果を処理するための第２計算ユニットと、
前記第２計算ユニットの出力を前記時間周期で累算するための、前記第２計算ユニットに接続された第２累算器と、
前記第２累算器からの前記累算結果を所定の値と乗算して第２評価値を決定するための乗算器と、
前記第１および第２評価結果を比較することにより前記ロック状態の指標となる比較結果を生成するための、前記第１計算ユニットおよび前記乗算器に接続された比較器と
を具備し、
前記同相積分結果は、前記スペクトル拡散信号を同相信号と乗算することによって生成した第１データストリームと、該第１データストリームと同一の位相シフトを有する所定のＰＲＮコードとに基づいて計算された積分結果であり、
前記直交位相積分結果は、前記スペクトル拡散信号を直交位相信号と乗算することによって生成した第２データストリームと、該第２データストリームと同一の位相シフトを有する所定のＰＲＮコードとに基づいて計算された積分結果である、システム。
【請求項２４】
前記ロック状態検出器が、前記ロック状態を決定するための、前記比較器に接続された状態機械を更に具備する請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第１計算ユニットが、前記累算された同相積分結果および前記累算された直交位相積分結果の２乗の和を計算する請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第２計算ユニットが、前記同相積分結果および前記直交位相積分結果の２乗の和を計算する請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記第１計算ユニットが、まず前記累算された同相積分結果および前記累算された直交位相積分結果の２乗の和を計算し、ついで前記２乗の和の平方根を計算する請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第２計算ユニットが、まず前記同相積分結果および前記直交位相積分結果の２乗の和を計算し、ついで前記２乗の和の平方根を計算する請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１計算ユニットが、前記累算された同相積分結果および前記累算された直交位相積分結果の絶対値の和を計算する請求項２３に記載のシステム。
【請求項３０】
前記第２計算ユニットが、前記同相積分結果および前記直交位相積分結果の絶対値の和を計算する請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記ロック状態検出器が、
前記第１計算ユニットおよび前記比較器の間に接続された第１フィルタと、
前記第２累算器および前記乗算器の間に接続された第２フィルタと
を更に具備する請求項２３に記載のシステム。
【請求項３２】
前記時間周期が、ナビゲーションデータビットの周期である請求項２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトル拡散信号の処理に関し、より詳細には、ＧＰＳ信号のロック状態の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＧＰＳ受信機は、まず複数の衛星からのＧＰＳ信号を捕捉し、ついでこれらの信号を追跡しなければならない。捕捉期間に、受信した信号の搬送波周波数と擬似ランダム雑音コード（PseudoRandom Noise code：ＰＲＮコード）の初期位相とが検出される。そして、これらの２つのパラメータは、上記信号を追跡するために使用される。
【０００３】
衛星および受信機の稼動によって、ドップラー効果が発生する可能性があり、かつ搬送波周波数およびＰＲＮコードは時間とともに変化することがある。ドップラー効果を克服し、かつＧＰＳ信号の可用性を維持するには、追跡過程は、捕捉期間に捕捉された初期搬送波周波数および初期ＰＲＮコードに基づいて実施されることを必要とする。搬送波周波数およびＰＲＮコードの変動が受信機によってうまく追跡される場合、ＧＰＳ信号は、受信機によって「ロックされた」と言われる。受信機が変動を追跡することができない場合、ある衛星からのＧＰＳ信号を「ロストした」と言われる。信号をロストした場合、受信機は、受信機の位置計算のような更なる処理のためにそれを使用することはできない。受信機は、更なる処理のために捕捉およびロックされた充分な数の信号を確保するために、再び捕捉を実施する必要がある。
【０００４】
従って、ＧＰＳ信号がロックまたはロストされたかどうかを検出する必要がある。受信機が信号のロストを検出した場合、それは、上記信号の再補足を必要とするか、または、他の衛星から他の信号を捕捉することを必要とする可能性がある。信号のロック状態を検出するために費やす時間は、位置決め技術において重大なパラメータである。時間が短縮されればされるほど、受信機の性能が良いことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
慣習的に、ＧＰＳ受信機において、信号がロックまたはロストされたかどうかの決定のために、ビット同期方法が採用される。より詳細には、ビット同期モジュールは、搬送波信号およびＰＲＮコードが受信したＧＰＳ信号から分離された後、ナビゲーションデータストリームのビット境界を識別するために必要とされる。ナビゲーションデータストリームは、ナビゲーションデータビットの連続によって構成される。各データビットの持続時間は、２０ｍｓである。他のデータビットの始まりでもあるデータビットの終端は、ナビゲーションデータビットの境界（ビット境界）と言われる。ビット同期方法において、信号のロック状態は、ナビゲーションデータストリームのビット境界が決定されるのと同時に検出される。もし、所定の時間に検索過程が繰り返された後、ビット境界を決定できないなら、その信号はロストしたとみなされる。この方法の基本的な考え方は、データの変化が常に同じ位置で起こるかどうかをチェックすることである。
【０００６】
しかしながら、この方法にはいくつかの欠点がある。第１に、もし長いビット連続の中にデータの変化が無いならば、ビット境界およびロック状態を決定することが困難である。言い換えれば、ナビゲーションデータストリーム中に「０」または「１」の長い連続がある場合に、この方法は効率的でない。第２に、時間を浪費する。４０ビットを検索するためには、８００ｍｓを必要とし、もし検索過程が５回繰り返されることが必要ならば、結果を確認するためには合計４秒を必要とする。第３に、ビット同期過程は、信号が捕捉された後でも、ロック状態を検出するために時々実施することを必要とする。
【０００７】
従って、本発明は、たとえナビゲーションデータストリーム中に「０」または「１」の長い連続があるとしても、受信した信号のロック状態を速くかつ効率的に検出することが可能なスペクトル拡散受信機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】
【０００８】
本発明は、受信機でＧＰＳ信号のロック状態を検出するための方法を提供する。好適には、上記状態は、たとえナビゲーションデータストリーム中に「０」または「１」の長い連続があるとしても、効率的に検出することが可能である。
【０００９】
本発明の一実施形態では、スペクトル拡散信号のロック状態を検出するための方法が提供される。上記方法は、スペクトル拡散信号を同相搬送波信号および直交位相搬送波信号と乗算することによって第１および第２データストリームを生成する段階と、上記第１データストリームおよび所定のＰＲＮコードに基づいて第１積分結果を計算する段階と、上記第２データストリームおよび上記ＰＲＮコードに基づいて第２積分結果を計算する段階と、上記第１および第２積分結果に基づいてロック状態検出器中の第１および第２評価値を決定する段階と、上記第１評価値を上記第２評価値で除算した比率を決定する段階と、上記比率を所定の値と比較することによってロック状態検出器中のロック状態結果を決定する段階とを具備する。本方法は、状態機械（state machine）を備え、多重ロック状態結果に基づいてロック状態を時間周期で決定する段階を更に具備してよい。
【００１０】
本発明の他の実施形態では、スペクトル拡散信号のロック状態を検出するための装置が提供される。本装置は、第１累算器、第１計算ユニット、第２計算ユニット、第２累算器、乗算器、比較器、および状態機械を具備する。上記第１累算器は、同相積分結果および直交位相積分結果を時間周期でそれぞれ累算する。上記第１計算ユニットは、上記第１累算器に接続され、かつ上記累算された同相積分結果および上記累算された直交位相積分結果に基づいて、第１評価値を決定できる。上記第２計算ユニットは、上記同相積分結果および上記直交位相積分結果を処理する。上記第２累算器は、上記第２計算ユニットに接続され、かつ上記第２計算ユニットの出力を時間周期で累算する。上記乗算器では、第２評価値を決定するために、上記第２累算器からの上記累算された結果が所定の値と乗算される。上記比較器は、上記第１および第２評価結果を比較するために、上記第１計算ユニットおよび上記乗算器に接続される。状態機械は、上記比較器の出力を監視するとともに、信号がロックまたはロストされたかどうかを表す決定を行う。
【００１１】
本発明の更に他の実施形態では、スペクトル拡散信号を処理するためのシステムも提供される。上記システムは、捕捉モジュールおよび追跡モジュールを具備する。上記捕捉モジュールは、初期搬送波周波数およびＰＲＮコードと共に、追跡モジュールを提供する。上記追跡モジュールは、上記スペクトル拡散信号を追跡する。上記追跡モジュールは、同相積分結果を生成可能な第１積分ユニットと、直交位相積分結果を生成可能な第２積分ユニットと、ナビゲーションデータビットの境界を検出するためのビット同期モジュールと、上記スペクトル拡散信号のロック状態を検出するための、上記第１および第２積分ユニットに接続されたロック状態検出器とを具備する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態の特徴および利点は、以下の詳細な説明により、および図面を参照することで明らかとなる。同一の要素は同一の符号で示される。
【００１３】
図１は、中間周波数（ＩＦ）信号を処理するための、ロック状態検出器を備えるＧＰＳ受信機中の追跡モジュールの典型的な構成を示す。受信されたＧＰＳ信号は、まず望まれる出力周波数を用いて信号に変換され、ついで所定のサンプリングレートでデジタル化される。変換およびデジタル化された信号は、ＩＦ信号として知られている。
【００１４】
搬送波発生器１０２は、同相搬送波信号１０４および直交位相搬送波信号１０６を含む２つの直交搬送波信号を発生させる。ＩＦ信号は、乗算器１０８−１，１０８−２において、第１データストリーム１１０および第２データストリーム１１１を発生させるために、これらの２つの直交搬送波信号と乗算される。コード生成器１１２は、３つのＰＲＮコード、アーリ（early）コード１１４、レイト（late）コード１１６、およびプロンプト（prompt）コード１１８を生成する。アーリコードおよびレイトコードは、どちらもプロンプトコードからほぼ２分の１周期進んだものまたは遅れたものとして得られる。アーリコード、レイトコード、およびプロンプトコードは、１１９−１ないし１１９−６と連番が付けられた一連の積分器中の第１データストリームおよび第２データストリームを用いて、６つの積分結果を生成するためにそれぞれ積分される。積分は、データストリームのうちの１つをＰＲＮコードのうちの１つと逐一乗算し、かつ乗算結果を時間周期で合計する演算をここでは指す。好適な実施形態において、ＰＲＮコードの周期である積分の時間周期は、１ｍｓである。プロンプトコードと第１データストリームとに基づく同相積分結果は、第１積分結果Ｉｉ １２０と呼ばれる。プロンプトコードと第２データストリームとに基づく直交位相積分結果は、第２積分結果Ｑｉ １２２と呼ばれる。ＩｉおよびＱｉは、上記２つの搬送波信号を発生させるために、搬送波発生器を制御する搬送波追跡制御器１２４に用いられる。また、ＩｉおよびＱｉは、信号のロック状態を検出するために、ロック状態検出器１２６に用いられる。残りの４つの積分結果は、アーリコード、レイトコード、およびプロンプトコードを生成するためのコード生成器を制御するコード追跡制御器１２８に用いられる。
【００１５】
図２は、図１に示されたロック状態検出器１２６の構成を示す。ロック状態検出器は、第１累算器２０２、第１計算ユニット２０４、第２計算ユニット２０６、第２累算器２０８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１０−１、ＬＰＦ ２１０−２、乗算器２１４、比較器２１６、および状態機械２１８を具備する。ＩｉおよびＱｉは、上記第１累算器２０２、上記第１計算ユニット２０４、およびＬＰＦ ２１０−１を具備するＳチャネルと、上記第２計算ユニット２０６、上記第２累算器２０８、およびＬＰＦ ２１０−２を具備するＮチャネルとの、２つの経路に分けられる。
【００１６】
上記Ｓチャネルにおいて、ＩｉおよびＱｉは、ＩｉおよびＱｉが第１累算結果Ｉｓ ２１１および第２累算結果Ｑｓ ２１２を生成するために時間周期で累算される場合に、第１累算器２０２にそれぞれ用いられる。好適な実施形態においては、各Ｉｓは、ナビゲーションデータビットから生成された全てのＩｉを合計することによって生成され、かつ各Ｑｓは、同一のナビゲーションデータビットから生成された全てのＱｉを合計することによって生成される。もし、各Ｉｉおよび各Ｑｉが１ｍｓの積分結果であるならば、その時、ＩｓおよびＱｓは、２０Ｉｉおよび２０Ｑｉの累積結果である。なぜならば、ナビゲーションデータビットの周期が、２０ｍｓだからである。ビット同期モジュール（図示していない）は、ＩｓおよびＱｓが完全なナビゲーションデータビットから生成できることを確実にするための、ナビゲーションデータビットの境界を決定するために使用される。本発明によれば、ビット同期モジュールではなくロック状態検出器が、信号がロックまたはロストされたかどうかを検出する。好適には、ビット同期は、ＧＰＳ信号のロック状態を時々検出するためのビット同期モジュールを用いる従来の方法で比較された信号の捕捉後に、１度実施されることだけを必要とする。第１累算器２０２によってＩｓおよびＱｓの１組が生成された後、第１計算ユニット２０４は、ＩｓおよびＱｓに基づき第１評価値ＳＬを決定する。
【００１７】
上記Ｎチャネルにおいて、ＩｉおよびＱｉは、第２計算ユニット２０６中で処理される。その後、上記処理された結果は、所定の時間周期中で乗算処理された結果を合計することによって、第２累算器２０８中で累算される。上記所定の時間周期は、１ｍｓの倍数を取ることができる。好適な実施形態において、上記所定の時間周期は、ＳチャネルでＩｓおよびＱｓを生成するために使用された時間と一致する２０ｍｓである。上記第２累算器２０８の出力は、第２評価値ＮＬである。
【００１８】
第１計算ユニット２０４中のＩｓおよびＱｓの処理と、第２計算ユニット２０６中のＩｉおよびＱｉの処理とを行うさまざまな実施可能な実施形態がある。ここでは、３つの好適な実施形態が提供される。本発明の第１実施形態では、Ｓチャネルにおいて、第１計算ユニット２０４は、ＩｓおよびＱｓの２乗の和を計算する。Ｎチャネルにおいて、第２計算ユニット２０６は、ＩｉおよびＱｉの２乗の和を計算する。
第１実施形態は、
【数１】
0004801032.tif 000002
をＩｓ、かつ
【数２】
0004801032.tif 000003
をＱｓとすると、以下の式で表すことができる。
【００１９】
【数３】
0004801032.tif 000004
【００２０】
第２実施形態では、Ｓチャネルにおいて、第１計算ユニット２０４は、ＩｓおよびＱｓの２乗の和を計算し、ついで上記２乗の和の平方根を計算する。Ｎチャネルにおいて、第２計算ユニット２０６は、ＩｉおよびＱｉの２乗の和を計算し、ついで上記２乗の和の平方根を計算する。第２実施形態は、以下の式で表すことができる。
【００２１】
【数４】
0004801032.tif 000005
【００２２】
第３実施形態では、Ｓチャネルにおいて、第１計算ユニット２０４は、ＩｓおよびＱｓの絶対値の和を計算する。Ｎチャネルにおいて、第２計算ユニット２０６は、ＩｉおよびＱｉの絶対値の和を計算する。第３実施形態は、以下の式で表すことができる。
【００２３】
【数５】
0004801032.tif 000006
【００２４】
第１評価値ＳＬおよび第２評価値ＮＬは、平滑なフィルタ結果を得るために、ＬＰＦ ２１０−１およびＬＰＦ ２１０−２をそれぞれ通過する。上記ＬＰＦは、１次無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであってよい。第１評価値ＳＬのフィルタ結果をＡとし、かつ第２評価値ＮＬのフィルタ結果をＣとする。ＡとＣとの比率は、ロック状態結果を生成するために、しきい値ＴＨと比較される。簡易に実施するには、好適な実施形態において、Ｃは、Ｂと呼ばれる積を得るために、まず乗算器２１４でＴＨと乗算され、ついでＡは、ロック状態の指標である比較結果を生成するために、比較器２１６でＢと比較される。もし、ＡがＢより大きかったならば、信号がロックされた可能性が示唆される。もし、ＢがＡより大きかったならば、信号をロストした可能性が示唆される。ロック状態をより正確に決定するために、状態機械２１８は、ＡおよびＢの複数の組に基づいて決定される。
【００２５】
図３は、ＡおよびＢの複数の組に基づいて信号がロックまたはロストされたかを決定するために使用した状態機械２１８の好適な実施形態のフローチャートを示す。ＬＯＣＫＣＮＴ、ＬＯＳＴＣＮＴ、ＬＰ、ＬＮＡ、およびＬＯを含む、状態機械のいくつかのパラメータがある。状態機械の出力は、ＬＯＣＫＯＵＴ信号およびＬＯＳＴＯＵＴ信号を含む。ＬＯＣＫＯＵＴおよびＬＯＳＴＯＵＴは、常に「ＴＲＵＥ」または「ＦＡＬＳＥ」のいずれか一方の値を有する。状態機械が稼動し始めたとき、ＬＯＣＫＯＵＴおよびＬＯＳＴＯＵＴの両方は、「ＦＡＬＳＥ」に初期設定され、かつＬＯＣＫＣＮＴおよびＬＯＳＴＣＮＴの両方は、０に初期設定される。ＬＰ、ＬＮＡ、およびＬＯの各自は、所定の整数にそれぞれ設定される。ＬＯは、常にＬＮＡより大きい。ＬＰ、ＬＮＡ、およびＬＯは、検出確率、誤り検出確率、およびロック状態結果の生成に要する時間のようなシステムの要求によって決定される。
【００２６】
状態機械は、ＡおよびＢの組を受信するとともに、比較を行う（ステップ３０２）。もし、ＡがＢより大きいならば、または、もし、ＡがＢと等しいならば、ＬＯＳＴＯＵＴは、ＦＡＬＳＥに設定され、かつＬＯＳＴＣＮＴは、０に設定される（ステップ３０４）。その後、状態機械は、ＬＯＣＫＣＮＴの値をチェックする（ステップ３０６）。もし、ＬＯＣＫＣＮＴがＬＰと等しいならば、ＬＯＣＫＯＵＴは、ＴＲＵＥに設定され（ステップ３０８）、もしそうでないならば、ＬＯＣＫＣＮＴは、１だけ増やされる（ステップ３１０）。
【００２７】
もし、ＡがＢより小さいならば、ＬＯＣＫＣＮＴは、０に設定される（ステップ３１２）。その後、状態機械は、ＬＯＳＴＣＮＴの値をチェックする（ステップ３１４）。もし、ＬＯＳＴＣＮＴがＬＯと等しいならば、ＬＯＳＴＯＵＴは、ＴＲＵＥに設定され（ステップ３１６）、もしそうでないならば、ＬＯＳＴＣＮＴは、１だけ増やされる（ステップ３１８）。その後、ＬＯＳＴＣＮＴの値は、ＬＮＡと比較される（ステップ３２０）。もし、ＬＯＳＴＣＮＴがＬＮＡより大きいならば、またはＬＯＳＴＣＮＴがＬＮＡと等しいならば、ＬＯＣＫＯＵＴは、ＦＡＬＳＥに設定される（ステップ３２２）。
【００２８】
ロック状態は、ＬＯＣＫＯＵＴおよびＬＯＳＴＯＵＴの値によって決定される。もし、ＬＯＳＴＯＵＴがＦＡＬＳＥと等しく、かつＬＯＣＫＯＵＴがＴＲＵＥと等しいならば、「ロックされた」状態が決定され、かつ受信機は、信号から得られた情報をさらに処理する。
【００２９】
もし、ＬＯＳＴＯＵＴがＴＲＵＥと等しく、かつＬＯＣＫＯＵＴがＦＡＬＳＥと等しいならば、「ロストした」状態が決定される。受信機は、信号のさらなる処理を停止し、再び捕捉過程を実施する必要がある。
【００３０】
もし、ＬＯＳＴＯＵＴがＦＡＬＳＥと等しく、かつＬＯＣＫＯＵＴがＦＡＬＳＥと等しいならば、「プレロスト」状態が決定される。「プレロスト」状態は、信号はロックされていないが、追跡過程を経てロックされる可能性があるという意味を表す。この状態下では、信号は、保持され、かつ、さらなる処理には使用されていないが、捕捉は実施されない。状態機械は、「ロストした」状態を決定するためにＬＯＳＴＣＮＴがＬＯと等しくなるか、または、「ロックされた」状態を決定するためにＬＯＣＫＣＮＴがＬＰと等しくなるまで稼動を続ける。
【００３１】
本発明の一実施形態において、状態機械は、ＩｓおよびＱｓの組が生成されるたびに更新することができる。作業量を削減するために、本発明の他の実施形態において、状態機械は、所定の数のＩｓおよびＱｓが生成されるたびに更新される。
【００３２】
状態機械を使用することによって、検出確率を増大させることができ、かつ誤り検出確率を減少させることができる。なぜならば、最終結果は、ただ１つのデータビットからではなく、連続するナビゲーションデータビットから得られた信号状態に基づいているためである。時折の偶発事故および誤差は、最終結果に対しては小さな影響しか与えない。
【００３３】
ハードウェアまたはソフトウェアどちらでも、状態機械を設計および実施するための異なる方法があることは、上記で説明した状態機械を除く本技術分野の当業者によって認識される。
【００３４】
ここに用いられた用語および特定の語句は、説明のための用語として使用されたのであって、限定のためではない。このような用語および特定の語句の使用は、図示され、かつ説明された特徴のいかなる均等物（またはその一部分）の除外を意図するものではなく、特許請求の範囲内でさまざまな修正が可能であることは認知される。他の修正、変化、および代替も可能である。従って、特許請求の範囲は、それら均等物すべてを保護することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ロック状態検出器を備えたＧＰＳ追跡モジュールの典型的な構成を図示する。
【図２】ロック状態検出器の典型的な構成を図示する。
【図３】ロック状態検出器の性能を改善するために使用される状態機械の好適な実施形態のフローチャートを図示する。
【符号の説明】
【００３６】
１２０  第１積分結果（Ｉｉ）
１２２  第２積分結果（Ｑｉ）
２０２  第１累算器
２０４  第１計算ユニット
２０６  第２計算ユニット
２０８  第２累算器
２１０−１、２１０−２  ローパスフィルタ
２１１  第１累算結果（Ｉｓ）
２１２  第２累算結果（Ｑｓ）
２１４  乗算器
２１６  比較器
２１８  状態機械
【図１】
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【図２】
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【図３】
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