(57)【要約】【課題】相関処理に要する時間を短縮することができるＧＰＳ受信装置を提供する。【解決手段】ＧＰＳ受信装置に、周波数の異なるＬ１波帯の測位信号およびＬ２波帯の測位信号に対して付加する同期信号を生成する手段と、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号と前記同期信号とに基づいて、タイミングを決定し、該タイミングで、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号とＰコードレプリカ信号との相関処理を行う手段と、前記タイミングに基づいて、前記同期信号が付加されたＬ２波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカ信号との相関処理を行う手段と、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号およびＬ２波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカとの相関処理に基づいて求められた位相に基づいて、Ｌ１およびＬ２波帯の測位信号の復調処理を行う手段とを備えることにより達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数の異なるＬ１波帯の測位信号およびＬ２波帯の測位信号に対して付加する同期信号を生成する同期信号生成手段と、
前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号と前記同期信号とに基づいて、タイミングを決定し、該タイミングで、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号とＰコードレプリカ信号との相関処理を行うＬ１波帯測位信号相関処理手段と、
前記タイミングに基づいて、前記同期信号が付加されたＬ２波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカ信号との相関処理を行うＬ２波帯測位信号相関処理手段と、
前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号およびＬ２波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカとの相関処理に基づいて求められた位相に基づいて、Ｌ１およびＬ２波帯の測位信号の復調処理を行う復調手段と
を備えることを特徴とするＧＰＳ受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＧＰＳ受信装置において、
前記Ｌ１波帯測位信号相関処理手段は、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカ信号との相関値が所定の値となる位相を求め、
復調手段は、前記位相に基づいてＬ１波帯の測位信号の復調処理を行うことを特徴とするＧＰＳ受信装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＧＰＳ受信装置において、
前記Ｌ１波帯測位信号相関処理手段は、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカ信号との相関値が所定の値となる位相と、前記タイミング基づいて決定された位相との位相差を求め、
前記Ｌ２波帯測位信号相関処理手段は、前記タイミングと前記位相差に基づいて、前記同期信号が付加されたＬ２波帯の測位信号とＰコードレプリカ信号との相関値を求めることを特徴とするＧＰＳ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星より送信される周波数の異なる測位信号（Ｌ１およびＬ２の両測位信号）を利用して、自装置の位置などの計測を行うＧＰＳ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ衛星は、Ｌ１、Ｌ２と呼ばれる二つの周波数帯域で電波信号を送信する。この電波信号は、擬似雑音符号（以下、ＰＮコードと呼ぶ）と航法メッセージがＤＳスペクトラム拡散変調方式により変調されている。
【０００３】
Ｌ１、Ｌ２信号の搬送波の中心周波数は、それぞれ１５７５．４２ＭＨｚ、１２２７．６ＭＨｚである。Ｌ１波を変調しているＰＮコードは、チップレート１．０２３Ｍｂｐｓ、コード長１ｍｓのＣ／Ａコード（Ｃｏａｒｓｅ／Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｅ）と、チップレート１０．２３Ｍｂｐｓ、コード長７ＤＡＹＳのＰコード（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｃｏｄｅ）である。また、Ｌ２波は、通常Ｐコードのみで変調されている。
【０００４】
ＧＰＳ受信機に関して、Ｌ１、Ｌ２周波数帯域で、Ｃ／Ａコード、Ｐコードを受信可能とするＧＰＳ受信機がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このようなＧＰＳ受信機では、コールドスタート時には、Ｐコード受信チャネルをＣ／Ａコード受信チャネルとして機能させることにより、チャネル数より多くの衛星のＣ／Ａコードを同時に復調することができる。
【０００６】
ＧＰＳ受信装置では、Ｌ１およびＬ２波帯の測位信号は、サブバンド分割回路で周波数分解される。その後、信号処理回路で同期が取られる。この同期が取られる際に、Ｌ１帯、Ｌ２帯を別々にＰコードにより処理することにより同期検出が行われる。
【０００７】
例えば、Ｌ１波帯の測位信号に乗ぜられている航法データの１ビットは２０ｍｓであることから、Ｃ／Ａコードの１ｍｓ毎の開始点の内から適当な一点を選び、そこから２０ｍｓ間の受信信号を同期加算する。
【０００８】
次に今選んだ開始点の１ｍｓ隣の開始点を選び、そこから同様に２０ｍｓ間の受信信号を同期加算する。
【０００９】
このように１ｍｓずつずらした同期加算値を２０種類測定する。航法データのビット境界はＣ／Ａコードの開始点と同期しており、かつ航法データの１ビットは２０ｍｓであるから、これら２０種類の同期加算区間のいずれかが航法データのビット境界と一致している。例えば、ビット同期が取れない場合、加算区間内で加算値が相殺されて小さくなる。これに対してビット同期が取れる場合、航法データのビット境界と一致しているので加算区間内で加算値が相殺されることがなく、大きくなる。この性質を利用して、加算値が最大となる同期加算区間を検出することでビット同期が行われる。
【００１０】
また、例えば、Ｌ２波帯の測位信号からは、擬似距離、搬送波位相が抽出される。例えば、Ｐコードが乗算されているＬ２波帯の測位信号にＧＰＳ受信装置内で発生したレプリカのＰコードを乗算し、Ｐコードの１／２０程度の低周波フィルタを介して二乗検波し、検波信号電力を最大とするように、発生するＰコードレプリカのタイミングが制御される。
【特許文献１】特開平１１−１４２５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
【００１２】
ＧＰＳ信号は、スペクトル拡散された信号であるため、レプリカ信号との相関でのみ処理できる。このため、Ｌ１波帯の測位信号に対して、ビット同期が行われる場合には、１ｍｓずつずらした同期加算値を２０種類測定する必要があり、さらに受信信号の信号強度が弱い場合にはＳ／Ｎを向上させるために同期加算の回数を増やす必要がある。このため、ビット同期にかかる時間が長くなる問題がある。
【００１３】
また、Ｌ２波帯の測位信号から、擬似距離、搬送波位相が抽出される場合には、装置構成が複雑になる問題がある。
【００１４】
また、Ｌ１帯、Ｌ２帯を別々に同期検出が行われることにより、誤差を含む問題がある。
【００１５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、相関処理に要する時間を短縮することができるＧＰＳ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】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明のＧＰＳ受信装置は、周波数の異なるＬ１波帯の測位信号およびＬ２波帯の測位信号に対して付加する同期信号を生成する同期信号生成手段と、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号と前記同期信号とに基づいて、タイミングを決定し、該タイミングで、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号とＰコードレプリカ信号との相関処理を行うＬ１波帯測位信号相関処理手段と、前記タイミングに基づいて、前記同期信号が付加されたＬ２波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカ信号との相関処理を行うＬ２波帯測位信号相関処理手段と、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号およびＬ２波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカとの相関処理に基づいて求められた位相に基づいて、Ｌ１およびＬ２波帯の測位信号の復調処理を行う復調手段とを備えることを特徴の１つとする。
【００１７】
このように構成することにより、ＧＰＳ衛星により送信されるＬ１波帯およびＬ２波帯の測位信号を処理する場合に、該測位信号に基準となる同期信号を付加することができ、タイミング誤差の補正を行うことができる。
【００１８】
さらに、前記Ｌ１波帯測位信号相関処理手段は、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカ信号との相関値が所定の値となる位相を求め、復調手段は、前記位相に基づいてＬ１波帯の測位信号の復調処理を行うようにしてもよい。
【００１９】
このように構成することにより、ＧＰＳ衛星により送信されるＬ１波帯の測位信号を処理する場合に、該測位信号に付加された基準となる同期信号に基づいて、同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカ信号との同期補正を行うことができる。
【００２０】
さらに、前記Ｌ１波帯測位信号相関処理手段は、前記同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号と、Ｐコードレプリカ信号との相関値が所定の値となる位相と、前記タイミング基づいて決定された位相との位相差を求め、前記Ｌ２波帯測位信号相関処理手段は、前記タイミングと前記位相差に基づいて、前記同期信号が付加されたＬ２波帯の測位信号とＰコードレプリカ信号との相関値を求めることを特徴の１つとする。
【００２１】
このように構成することにより、ＧＰＳ衛星により送信されるＬ２波帯の測位信号を処理する場合に、Ｌ１波帯の測位信号の処理の際に求められたタイミングと、同期信号が付加されたＬ１波帯の測位信号とＰコードレプリカ信号との相関値が所定の値となる位相と、タイミング基づいて決定された位相との位相差に基づいて、同期補正を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の実施例によれば、相関処理に要する時間を短縮することができるＧＰＳ受信装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
本発明の実施例にかかるＧＰＳ受信装置１００について、図１を参照して説明する。
【００２５】
本実施例にかかるＧＰＳ受信装置１００は、受信アンテナ１０２と、受信アンテナ１０２と接続されたミキシング回路１０４と、ミキシング回路１０４と接続されたサブバンド分割回路１０６と、ミキシング回路１０４と接続された同期信号生成手段としての基準同期信号発生回路１０８と、サブバンド分割回路１０６から出力されるＬ１波帯のサブバンド信号およびＬ２波帯のサブバンド信号がそれぞれ入力されるダウンコンバート回路１１０ａおよび１１０ｂと、ダウンコンバート回路１１０ａおよび１１０ｂの出力信号が、それぞれ入力されるＡ／Ｄ変換回路１１２ａおよび１１２ｂと、Ａ／Ｄ変換回路１１２ａおよび１１２ｂの出力信号が入力されるＬ１波帯測位信号相関処理手段、Ｌ２波帯測位信号相関処理手段および復調手段としての信号処理回路１１４とを備える。基準同期信号発生回路１０８は、信号処理回路１１４と接続される。
【００２６】
ＧＰＳ衛星から送信された測位信号は、受信アンテナにより受信され、ミキシング回路１０４に入力される。ＧＰＳ衛星から送信される測位信号、すなわちＬ１、Ｌ２波帯の測位信号は、Ｐコードにより変調されている。さらに、Ｌ１波帯の測位信号は、Ｃ／Ａコードにより変調されている。
【００２７】
基準同期信号発生回路１０８は、基準同期信号として、一定周期のパルス信号を生成し、ミキシング回路１０４および信号処理回路１１４に入力する。
【００２８】
ミキシング回路１０４は、ＧＰＳ衛星から送信された測位信号と基準同期信号とのミキシング処理を行い、該測位信号に基準同期信号を付加しサブバンド分割回路１０６に入力する。
【００２９】
サブバンド分割回路１０６は、基準同期信号が付加された測位信号を周波数帯域別に複数のサブバンド信号、例えば、Ｌ１波帯のサブバンド信号およびＬ２波帯のサブバンド信号に分割する。サブバンド分割回路１０６は、Ｌ１波帯のサブバンド信号をダウンコンバート回路１１０ａに入力し、Ｌ２波帯のサブバンド信号をダウンコンバート回路１１０ｂに入力する。
【００３０】
ダウンコンバート回路１１０ａは、Ｌ１波帯のサブバンド信号を信号処理回路１１４で処理できる信号の速さ、すなわち周波数まで、周波数を落とす処理を行う。例えば、ダウンコンバート回路１１０ａは、１５７５．４２ＭＨｚのＬ１波帯のサブバンド信号を数ＭＨｚの中間周波数に変換し、Ａ／Ｄ変換回路１１２ａに入力する。ダウンコンバート回路１１０ｂは、Ｌ２波帯のサブバンド信号を信号処理回路１１４で処理できる信号の速さ、すなわち周波数まで、周波数を落とす処理を行う。例えば、ダウンコンバート回路１１０ｂは、１２２７．６ＭＨｚのＬ２波帯のサブバンド信号を数ＭＨｚの中間周波数に変換し、Ａ／Ｄ変換回路１１２ｂに入力する。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換回路１１２ａは、ダウンコンバート回路１１０ａから出力されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波（ＩＦ）信号を信号処理回路１１８における処理のためにデジタル変換し、信号処理回路１１４に入力する。Ａ／Ｄ変換回路１１２ｂは、ダウンコンバート回路１１０ｂから出力されたＬ２波帯のサブバンド信号の中間周波（ＩＦ）信号を信号処理回路１１８における処理のためにデジタル変換し、信号処理回路１１４に入力する。
【００３２】
信号処理回路１１４は、基準同期信号と、デジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号およびＬ２波帯のサブバンド信号の中間周波信号とに基づいて、測位処理を行う。
【００３３】
次に、本実施例にかかるＧＰＳ受信装置１００における信号処理回路１１４について、図２を参照して説明する。
【００３４】
本実施例にかかる信号処理装置１１４は、Ａ／Ｄ変換回路１１２ａおよび１１２ｂと、それぞれ接続されたＬ１波帯測位信号相関処理手段としての相関処理部１１６ａおよびＬ２波帯測位信号相関処理手段としての１１６ｂと、相関処理部１１６ａおよび１１６ｂと接続された復調手段としての測位処理部１１８と、相関処理部１１６ａおよび１１６ｂと接続されたＰコード発生器１２０とを備える。相関処理部１１６ａは、相関処理部１１６ｂと接続される。また、相関処理部１１６ａには、基準同期信号が入力される。
【００３５】
Ｐコード発生器１２０は、Ｐコードのレプリカ（以下、Ｐコードレプリカと呼ぶ）を発生し、相関処理部１１６ａおよび１１６ｂに入力する。
【００３６】
ＧＰＳ衛星からの送信された航法メッセージは、スペクトル拡散信号として送信される。Ｐコードは、航法メッセージの変調に用いられている符号の１つである。航法メッセージを取り出すためには、Ｐコードが乗ぜられているキャリアの位相を検出する必要がある。これには、捕捉対象とするＧＰＳ衛星のＰコードと同形式のＰコードレプリカを発生させ、該Ｐコードレプリカの位相を変化させながら、受信したスペクトル拡散信号との相関値を測定することにより行われる。
【００３７】
相関処理部１１６ａは、Ａ／Ｄ変換回路１１２ａから出力されたデジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号と基準同期信号との相関処理を行い、同期信号のタイミングを測定する。このようにすることにより、Ｐコードレプリカとデジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号との同期タイミングを決定することができ、Ｐコードが乗ぜられている位相を検出するために要する時間を短縮することができる。
【００３８】
また、相関処理部１１６ａは、同期信号のタイミングに基づいて、デジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号とＰコード発生器１２０により入力されたＰコードレプリカとの相関処理を行い、Ｐコード信号の把握を行う。その結果、Ｐコードレプリカ信号の位相と周波数が求められ、記録される。
【００３９】
例えば、相関処理部１１６ａは、同期信号のタイミングに基づき、Ｐコードレプリカの初期位相を設定する。相関処理部１１６ａは、デジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号のＰコードとＰコードレプリカとの相関値測定を行なう。
【００４０】
ここで、設定された受信周波数が誤っているか、もしくはＰコードレプリカが、デジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号のＰコードに同期していない場合、相関値はゼロに近くなるが、受信周波数およびＰコードレプリカが共に適正であれば、相関値は所定の値を示す。
【００４１】
相関処理部１１６ａは、Ｐコードレプリカの初期位相から所定の範囲の位相において相関値の測定を行い、該所定の範囲の位相における相関値に基づいて、相関値が最大となる位相を求める。相関処理部１１６ａは、相関値が最大となる位相を示す情報を測位処理部１１８に入力する。
【００４２】
また、相関処理部１１６ａは、相関値が最大となる位相と初期位相との差分、例えば時間データを求め、タイミング補正値として、同期信号のタイミングを示す情報とともに相関処理部１１６ｂに入力する。
【００４３】
相関処理部１１６ｂは、同期信号のタイミングをタイミング補正値により補正し、補正された同期信号のタイミングに基づいて、デジタル変換されたＬ２波帯のサブバンド信号の中間周波信号とＰコード発生器１２０により入力されたＰコードレプリカとの相関処理を行う。
【００４４】
例えば、相関処理部１１６ｂは、補正された同期信号のタイミングに基づき、Ｐコードレプリカの初期位相を設定する。相関処理部１１６ｂは、デジタル変換されたＬ２波帯のサブバンド信号の中間周波信号のＰコードとＰコードレプリカとの相関値測定を行なう。
【００４５】
ここで、設定された受信周波数が誤っているか、もしくはＰコードレプリカが、デジタル変換されたＬ２波帯のサブバンド信号の中間周波信号のＰコードに同期していない場合、相関値はゼロに近くなるが、受信周波数およびＰコードレプリカが共に適正であれば、相関値は所定の値を示す。
【００４６】
相関処理部１１６ｂは、Ｐコードレプリカの初期位相から所定の範囲の位相において相関値の測定を行い、該所定の範囲の位相における相関値に基づいて、相関値が最大となる位相を求める。相関処理部１１６ｂは、相関値が最大となる位相を示す情報を測位処理部１１８に入力する。この場合、相関処理部１１６ａにおいて、同期信号のタイミングおよびそのタイミング補正値が予め決定され、またＰコードレプリカの位相と周波数も把握されているので、相関決定処理にかかる時間を短縮できる。
【００４７】
測位処理部１１８は、入力された位相により復調処理を行う。
【００４８】
次に、本実施例にかかるＧＰＳ受信装置１００の信号処理回路１１４において行われる相関処理について、図３を参照して説明する。ここでは、Ｐコードの相関処理について説明する。
【００４９】
相関処理部１１６ａは、デジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号と、基準同期信号発生回路１０８により入力された基準同期信号との相関処理を行う（ステップＳ３０２）。その結果、デジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号と、基準同期信号発生回路１０８により入力された基準同期信号との同期信号のタイミングが決定される。
【００５０】
次に、相関処理部１１６ａは、同期信号のタイミングに基づいて、デジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号と、Ｐコード発生器１２０において発生させたＰコードレプリカとの相関処理を行う（ステップＳ３０６）。その結果、相関値が最大となる位相が求められ、Ｐコードレプリカ信号の位相と周波数が記録される。相関処理部１１６ａは、相関値が最大となる位相、すなわちＰコードレプリカ信号の位相を示す情報を、測位処理部１１８に入力する。
【００５１】
次に、相関処理部１１６ａは、相関値が最大となる位相と、同期信号のタイミングに対応する位相との差分、例えば時間データを求め、タイミング補正値として、同期信号のタイミングを示す情報とともに相関処理部１１６ｂに入力する（ステップＳ３０６）。
【００５２】
次に、相関処理部１１６ｂは、デジタル変換されたＬ２波帯のサブバンド信号の中間周波信号と、Ｐコード発生器１２０において発生させたＰコードレプリカとの相関処理を行う（ステップＳ３０８）。ここで、入力された同期信号のタイミングおよびタイミング補正値によりＰコードレプリカのタイミング補正が行われる。相関処理の結果、相関値が最大となる位相が求められる。相関処理部１１６ｂは、相関値が最大となる位相を示す情報を、測位処理部１１８に入力する。
【００５３】
同期信号のタイミングおよびタイミング補正値により、デジタル変換されたＬ２波帯のサブバンド信号の中間周波信号とＰコードレプリカとのタイミング、例えば位相の差分（時間差）が決定され、また、Ｐコードレプリカの位相と周波数とが把握されているため、相関決定処理に要する時間を短縮できる。
【００５４】
その後、測位処理部１１８において、入力された位相により、Ｌ１波帯の測位信号およびＬ２波帯の測位信号の復調が行われ、測位処理が行われる。
【００５５】
本実施例においては、Ｐコードの相関処理について説明したが、Ｃ／Ａコードの相関処理を行う場合にも適用できる。
【００５６】
例えば、Ａ／Ｄ変換回路１１２ａから出力されたデジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号と、Ｌ１波帯の測位信号に付加された基準同期信号との相関処理を行い、同期信号のタイミングを測定する。このようにすることにより、Ｃ／Ａコードレプリカとデジタル変換されたＬ１波帯のサブバンド信号の中間周波信号との同期タイミングを決定することができ、Ｃ／Ａコードが乗ぜられている位相を検出するために要する時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明にかかるＧＰＳ受信装置は、測位システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例にかかるＧＰＳ受信装置を示す部分ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例にかかるＧＰＳ受信装置を示す部分ブロック図である。
【図３】本発明の一実施例にかかるＧＰＳ受信装置の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００  ＧＰＳ受信装置
【図１】
2007187462.tif 000003
【図２】
2007187462.tif 000004
【図３】
2007187462.tif 000005