(57)【要約】全方向性アンテナおよび指向性アンテナを有し、さらに（ｉ）指向性アンテナの出力から、単独でかまたは全方向性アンテナの出力と組み合わせてかのどちらかで、第１のＧＰＳ信号を得るように、かつ（ｉｉ）全方向性アンテナのみの出力から第２のＧＰＳ信号を得るように構成されたＧＰＳ受信機が開示される。また、指向性アンテナのみの出力からＧＰＳ信号を得るように構成された全方向性アンテナおよび指向性アンテナを有するＧＰＳ受信機が開示される。
2006504952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全方向性アンテナおよび指向性アンテナを有するＧＰＳ受信機であって、
（ｉ）前記指向性アンテナの出力から、単独でかまたは前記全方向性アンテナの出力と組み合わせてかのどちらかで、第１のＧＰＳ信号を得るように、かつ、
（ｉｉ）前記全方向性アンテナのみの出力から第２のＧＰＳ信号を得るように、構成されることを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項２】
前記第２のＧＰＳ信号が、前記第１のＧＰＳ信号から得られた補助データを使用して得られる、請求項１に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項３】
前記ＧＰＳ受信機をＧＰＳ信号が最も得られそうな方向に向けるように、前記ＧＰＳ受信機の使用者に指示する使用説明書と共に販売用に包装された、請求項１に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項４】
全方向性アンテナおよび指向性アンテナを有するＧＰＳ受信機であって、
前記指向性アンテナのみの出力からＧＰＳ信号を得るように構成されることを特徴とするＧＰＳ受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全方向性アンテナと指向性アンテナの両方を有するＧＰＳ受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５８１８３８９号はそのようなＧＰＳ受信機を開示し、その受信機では、指向性アンテナは可能性のある混信源からの信号を受信するために主に使用され、さらに両方のアンテナは、組み合わせて、任意のそのような源の方向を決定するために使用されている。米国特許第５８１８３８９号は、さらに第９欄の第３７行目から第４５行目において、ＧＰＳ受信機は「妨害信号の大部分が指向性ビームの方になく、［ＧＰＳ］信号の実質的な部分が指向性ビームの範囲内にあるとき、指向性アンテナの追加された利得を用いて［ＧＰＳ］衛星を捕捉しかつ追跡］できることを示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
全方向性アンテナと指向性アンテナの両方を有しかつ微弱なＧＰＳ信号を得るように改善された能力を有するＧＰＳ受信機を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に従って、（ｉ）指向性アンテナの出力から、単独でかまたは全方向性アンテナの出力と組み合わせてかのどちらかで、第１のＧＰＳ信号を得て、かつ（ｉｉ）全方向性アンテナのみの出力から第２のＧＰＳ信号を得るように構成されたそのようなＧＰＳ受信機が提供される。
【０００５】
比較的指向性のあるアンテナを使用して微弱なＧＰＳ信号を得る可能性を高めることが望ましいだろうが（指向性アンテナの主ローブでの最大利得は、比較的全方向性のアンテナのそれに比べて一般に大きいので）、全方向性アンテナは、指向性アンテナの零の方に位置する衛星を捕捉するために依然として必要であることに、本発明者は気付いた。さらに、米国特許５８１８３８９に開示されているように全方向性アンテナと指向性アンテナの出力を組み合わせると、指向性アンテナの零の方に位置する衛星からの信号の信号対雑音比が減少する。それによって、上記衛星の唯一の重要な信号寄与は全方向性アンテナの出力から生じる。１つの信号を指向性アンテナから、さらに別の信号を全方向性アンテナのみから得ることができることで、この不利点は避けられる。
【０００６】
第２のＧＰＳ信号およびその後のＧＰＳ信号は、第１のＧＰＳ信号から得られた補助データを使用して得ることができる（そのような補助データには、アルマナック、エフェメリス、周波数基準、ドップラおよび符号位相の情報がある）。
【０００７】
このことは、顕著な衛星掩蔽がある環境で特に有用である。例えば、室内にある手持ち式ＧＰＳ受信機の使用者は、指向性アンテナの主ローブが窓の方に向けられるようにＧＰＳ受信機を方向付けすることができ、それによって、ＧＰＳ受信機が、窓を通した見通し線（または、強い信号反射）で指向性アンテナの出力から第１のＧＰＳ信号を得ることができるようになる。それから、第１のＧＰＳ信号からの補助データによって、ＧＰＳ受信機はそのとき、例えば壁を通して全方向性アンテナの出力から、もっと微弱な信号を得る増加した可能性を有する。
【０００８】
都合のよいことには、室内環境での窓または都市キャニオンでの建物の間の間隙のようなＧＰＳ信号が最も得られそうな方向（指向性アンテナのローブに対応する）に、ＧＰＳ受信機を向けるようにＧＰＳ受信機の使用者に指示する使用説明書と共に、そのようなＧＰＳは販売のために包装される。
【０００９】
また、本発明に従って、指向性アンテナのみの出力からＧＰＳ信号を得るように構成されたＧＰＳ受信機を特徴とする全方向性アンテナおよび指向性アンテナを有するＧＰＳ受信機もまた提供される。
【００１０】
本発明は、ほんの一例として添付の概略図面を参照してこれから説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ＧＰＳ信号を得るために、複製ＧＰＳ衛星擬似ランダム雑音（ＰＲＮ）符号信号を連続生成し、かつ受信ＧＰＳ信号との相関を取るＧＰＳ受信機を提供することはよく知られている。一般に、複製符号は、受信ＧＰＳ信号の符号位相に比べて異なる符号位相と、受信機と軌道衛星の間のドップラ・シフトによる異なる周波数とを有しやすいので、２次元符号周波数／位相掃引が使用され、それによって、そのような掃引が、最終的に、局所的に生成された複製と同じ周波数および符号位相を有する受信ＰＲＮ符号をもたらす。検出された場合、符号が捕捉されかつ追跡され、擬似距離情報が検索される可能性があり、この擬似距離情報から従来のナビゲーション・アルゴリズムを使用して受信機の位置が計算される可能性がある。
【００１２】
そのようなＧＰＳ受信機１は、模式的に図１に示され、対応する受信機フロント・エンド１１、１３を有する全方向性アンテナ１２と指向性アンテナ１４の両方を有し、すべてはＧＰＳマイクロプロセッサ１０の制御の下にある。このＧＰＳマイクロプロセッサ１０は、さらに、従来のやり方で並列デジタル受信機チャネル（図示されない）の信号を処理する責任を負っている。
【００１３】
全方向性アンテナはほとんどの方向に利得を有するが、一方で、指向性アンテナは少なくとも１つの方向により顕著な高利得すなわちローブを有するが他の方向でことによると顕著なゼロを有するという点で、全方向性および指向性の用語は、互いに相対的であるように用いられる予定である。選ばれた周波数応答範囲およびローブ／利得パターンを有するようにそのようなアンテナを設計することは、完全に従来のものである。
【００１４】
本発明に従って、ＧＰＳ受信機は、次の実施例のシナリオで説明するようにＧＰＳ信号を捕捉することができる。
【実施例】
【００１５】
都市キャニオンにおいて、ＧＰＳ受信機は、全方向性アンテナの出力を使用して同時に捕捉するつもりのいくつかのＧＰＳ信号のどれか１つを捕捉しようとするができない。ＧＰＳ受信機は、警告音で使用者に失敗を知らせる。
【００１６】
販売時にＧＰＳ受信機と一緒に提供されるドキュメンテーションは、そのような警告音の場合には、使用者はＧＰＳ受信機をそのような都市キャニオンの隙間の方に向けて信号捕捉の可能性を高めるべきであると述べているものと仮定しよう。
【００１７】
そのような警告音を発した後で、ＧＰＳ受信機は、全方向性アンテナの出力の使用から指向性アンテナの出力に切り換わり、そして使用者はＧＰＳ受信機（したがって、指向性アンテナ）を都市キャニオンの間隙の方に向ける。指向性アンテナの増加した利得（単独でかまたは全方向性アンテナの出力との組合せでかのどちらか）によって、ＧＰＳ信号をいっそう捕捉しやすくなる（限られた視野にもかかわらず）。それで、この例示の目的のために、そのようなことが起こると仮定しよう。
【００１８】
指向性アンテナの出力を使用して１つのＧＰＳ信号を捕捉すると、そのとき、ＧＰＳ受信機は衛星の軌道を説明するエフェメリスデータ・メッセージを聴くことができる。その上、ＧＰＳ受信機は、また、局部発振器誤差を決定するために用いる基準周波数を有し、ＧＰＳ受信機が最新の知られている位置（これは特に正確である必要はない）に基づいて現在位置のおおざっぱな推定を所有している場合には、ＧＰＳ受信機は、他のＧＰＳ信号の測定周波数および他のＧＰＳ信号が変調されているそれぞれの擬似ランダム雑音符号の符号位相についても推測することができる。
【００１９】
それから、ＧＰＳ受信機は、指向性アンテナを使用して得られたＧＰＳ信号に基づいた補助データを使用して、全方向性アンテナのみの出力を使用する残りの信号を得ようとし、しかも、残りの信号を得ることができる非常に高い可能性を持ってそのようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に従ったＧＰＳ受信機を示す図である。
【図１】
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【国際調査報告】
2006504952.tif 000004
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