(57)【要約】【課題】コード位相のロック外れを防止できるコード追尾方法を提供する。【解決手段】受信信号のベースバンド信号とＰレプリカ信号、Ｅレプリカ信号、ＶＥレプリカ信号、Ｌレプリカ信号、ＶＬレプリカ信号とを相関処理し、各相関値を算出する（Ｓ１０１）。ベースバンド信号とＰレプリカ信号との相関値であるＰ相関値を用いてＰ相関信号電力Ｐ２を算出する（Ｓ１０２）。Ｐ相関信号電極Ｐ２が閾値ＰＴＨ以上であれば（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、Ｐ相関信号電極Ｐ２を正規化演算値Ａ２に設定する（Ｓ１０４）。Ｐ相関信号電極Ｐ２が閾値ＰＴＨ未満であれば（Ｓ１０３：Ｎｏ）、無相関時相関出力（ノイズによる相関）によって決定される閾値ＰＴＨを正規化演算値Ａ２に設定する（Ｓ１０５）。上述の各相関値と、ステップＳ１０４，Ｓ１０５のいずれかで決定された正規化演算値Ａ２とを用いてコード位相誤差Δτを算出する（Ｓ１０６）。【選択図】  図５
2013217875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コード変調された目的信号とレプリカコードとの相関処理結果に基づくコード位相誤差を用いて、コード追尾を行うコード追尾方法であって、
前記目的信号のコード位相と一致するように推定されたプロンプトレプリカコードと前記目的信号との相関処理結果であるプロンプト相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して第１位相量だけ進んだ位相からなる第１アーリーレプリカコードと前記目的信号との相関処理結果である第１アーリー相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して第２位相量だけ進んだ位相からなる第２アーリーレプリカコードと前記目的信号との相関処理結果である第２アーリー相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して前記第１位相量だけ遅れた位相からなる第１レイトレプリカコードと前記目的信号とによる第１レイト相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して前記第２位相量だけ遅れた位相からなる第２レイトレプリカコードと前記目的信号とによる第２レイト相関値と、を算出する相関値算出工程と、
前記第１アーリー相関値、前記第２アーリー相関値、前記第１レイト相関値、および前記第２レイト相関値を用いた第１算出値を用いて、前記目的信号と前記プロンプトレプリカコードとのコード位相差が±１．０ｃｈｉｐ以内のコード位相範囲にコード位相誤差が０となる不感区間を設けるように前記コード位相誤差を算出する、位相誤差算出工程と、
前記プロンプト相関値に基づいて算出される相関信号電力が閾値以上であれば、該相関信号電力に応じた算出値を正規化演算値に設定し、前記相関信号電力が前記閾値未満であれば、予め設定した定数を正規化演算値に設定する正規化演算値設定工程と、
を有し、
前記位相誤差算出工程は、
前記第１算出値を前記正規化演算値で除算した値から前記コード位相誤差を算出する、コード追尾方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコード追尾方法であって、
前記正規化演算値設定工程は、
ノイズのみを相関処理した場合に得られる相関値によって前記閾値を設定する、コード追尾方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のコード追尾方法であって、
前記正規化演算値設定工程は、
前記閾値を前記定数に設定する、コード追尾方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコード追尾方法であって、
前記プロンプト相関値、前記第１アーリー相関値、前記第２アーリー相関値、前記第１レイト相関値、および前記第２レイト相関値は、Ｉ相成分とＱ相成分とで個別に算出され、これら算出値が前記コード位相誤差の算出へ利用される、コード追尾方法。
【請求項５】
前記目的信号として所定のコードでコード変調されたＧＮＳＳ信号を受信する受信工程と、
前記ＧＮＳＳ信号を追尾する信号追尾工程と、を有し、
該信号追尾工程に、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のコード追尾方法の有する各工程を用いる、ＧＮＳＳ信号受信方法。
【請求項６】
請求項５に記載のＧＮＳＳ信号受信方法であって、
前記信号追尾工程で得られる前記コード位相誤差から擬似距離を算出し、該擬似距離を用いて測位を行う測位演算工程を有する、ＧＮＳＳ信号受信方法。
【請求項７】
コード変調された目的信号とレプリカコードとの相関処理結果に基づくコード位相誤差を用いて、コード追尾を行うコード追尾装置であって、
前記受信信号のコード位相と一致するように推定されたプロンプトレプリカコードと前記目的信号との相関処理結果であるプロンプト相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して第１位相量だけ進んだ位相からなる第１アーリーレプリカコードと前記目的信号との相関処理結果である第１アーリー相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して第２位相量だけ進んだ位相からなる第２アーリーレプリカコードと前記目的信号との相関処理結果である第２アーリー相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して前記第１位相量だけ遅れた位相からなる第１レイトレプリカコードと前記目的信号とによる第１レイト相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して前記第２位相量だけ遅れた位相からなる第２レイトレプリカコードと前記目的信号とによる第２レイト相関値と、を算出する相関部と、
前記第１アーリー相関値、前記第２アーリー相関値、前記第１レイト相関値、および前記第２レイト相関値を用いた第１算出値を用いて、前記目的信号と前記プロンプトレプリカコードとのコード位相差が±１．０ｃｈｉｐ以内のコード位相範囲にコード位相誤差が０となる不感区間を設けるように前記コード位相誤差を算出し、前記プロンプト相関値に基づいて算出される相関信号電力が閾値以上であれば、該相関信号電力に応じた算出値を正規化演算値に設定し、前記相関信号電力が前記閾値未満であれば、予め設定した定数を正規化演算値に設定する演算部と、
を備え、
前記演算部は、前記第１算出値を前記正規化演算値で除算した値から前記コード位相誤差を算出する、コード追尾装置。
【請求項８】
請求項７に記載のコード追尾装置であって、
前記演算部は、
ノイズのみを相関処理した場合に得られる相関値によって前記閾値を設定する、コード追尾装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載のコード追尾装置であって、
前記演算部は、
前記閾値を前記定数に設定する、コード追尾装置。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載のコード追尾装置であって、
前記プロンプト相関値、前記第１アーリー相関値、前記第２アーリー相関値、前記第１レイト相関値、および前記第２レイト相関値は、Ｉ相成分とＱ相成分とで個別に算出され、前記コード位相誤差の算出へ利用される、コード追尾装置。
【請求項１１】
前記目的信号として所定のコードでコード変調されたＧＮＳＳ信号を受信する受信部と、
前記ＧＮＳＳ信号を追尾する信号追尾部と、を有し、
該信号追尾部に、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載のコード追尾装置の各部を備える、ＧＮＳＳ信号受信装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のＧＮＳＳ信号受信装置であって、
前記信号追尾部で得られる前記コード位相誤差から擬似距離を算出し、該擬似距離を用いて測位を行う測位演算部を備える、ＧＮＳＳ信号受信装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＧＮＳＳ信号受信装置を備え、
前記測位演算部の測位演算結果を用いて所定のアプリケーションを実行するアプリケーション処理部を、備える情報機器端末。
【請求項１４】
コンピュータに実行される、コード変調された目的信号とレプリカコードとの相関処理結果に基づくコード位相誤差を用いてコード追尾を行う手段を、前記コンピュータに機能させるためのコード追尾プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記受信信号のコード位相と一致するように推定されたプロンプトレプリカコードと前記目的信号との相関処理結果であるプロンプト相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して第１位相量だけ進んだ位相からなる第１アーリーレプリカコードと前記目的信号との相関処理結果である第１アーリー相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して第２位相量だけ進んだ位相からなる第２アーリーレプリカコードと前記目的信号との相関処理結果である第２アーリー相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して前記第１位相量だけ遅れた位相からなる第１レイトレプリカコードと前記目的信号とによる第１レイト相関値と、前記プロンプトレプリカコードに対して前記第２位相量だけ遅れた位相からなる第２レイトレプリカコードと前記目的信号とによる第２レイト相関値と、を算出する相関値算出手段と、
前記第１アーリー相関値、前記第２アーリー相関値、前記第１レイト相関値、および前記第２レイト相関値を用いた第１算出値を前記正規化演算値で除算した値を用いて、前記目的信号と前記プロンプトレプリカコードとのコード位相差が±１．０ｃｈｉｐ以内のコード位相範囲にコード位相誤差が０となる不感区間を設けるように前記コード位相誤差を算出する、位相誤差算出手段と、
前記プロンプト相関値に基づいて算出される相関信号電力が閾値以上であれば、該相関信号電力に応じた算出値を正規化演算値に設定し、前記相関信号電力が前記閾値未満であれば、予め設定した定数を正規化演算値に設定する正規化演算値設定手段と、
を実行し、
前記位相誤差算出手段では、
前記第１算出値を前記正規化演算値で除算した値から前記コード位相誤差を算出する処理を実行する、コード追尾プログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコード追尾プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記正規化演算値設定手段で、
ノイズのみを相関処理した場合に得られる相関値によって前記閾値を設定する、コード追尾プログラム。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載のコード追尾プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記正規化演算値設定手段で、
前記閾値を前記定数に設定する、コード追尾プログラム。
【請求項１７】
請求項１４乃至請求項１６のいずれか１項に記載のコード追尾プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記プロンプト相関値、前記第１アーリー相関値、前記第２アーリー相関値、前記第１レイト相関値、および前記第２レイト相関値を、Ｉ相成分とＱ相成分とで個別に算出し、これら算出値を前記コード位相誤差の算出へ利用する、コード追尾プログラム。
【請求項１８】
コンピュータによって実行されるＧＮＳＳ信号を受信する手段を、前記コンピュータに機能させるためのＧＮＳＳ信号受信プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記目的信号として所定のコードでコード変調されたＧＮＳＳ信号を受信する受信手段と、
前記ＧＮＳＳ信号を追尾する信号追尾手段と、を実行し、
該信号追尾手段に、請求項１４乃至請求項１７のいずれか１項に記載のコード追尾プログラムの有する各手段を適用する、ＧＮＳＳ信号受信プログラム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のＧＮＳＳ信号受信プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記信号追尾手段で得られる前記コード位相誤差から擬似距離を算出し、該擬似距離を用いて測位を行う測位演算手段を実行する、ＧＮＳＳ信号受信プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所定の拡散コードで変調された信号を追尾するコード追尾方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＮＳＳ（Global NavigationSatellite System）を利用した測位装置では、位置、速度などを算出するために擬似距離やその変化量を観測する必要がある。そして、擬似距離等の測定には、測位信号を捕捉して追尾しなければならない。
【０００３】
測位信号のコード追尾方法として、非特許文献１には、測位信号の拡散コードに対して所定の位相で設定されたアーリーレプリカコード信号（以下、略して「Ｅレプリカ信号」と称する。）、レイトレプリカコード信号（以下、略して「Ｌレプリカ信号」と称する。）を用いる。Ｅレプリカ信号は、測位信号の拡散コードとの位相差が無くなるように設定されたプロンプトレプリカコード信号（以下、略して「Ｐレプリカコード信号」と称する。）に対して、所定位相進んだ位相に設定されている。Ｌレプリカ信号は、Ｐレプリカ信号に対して、所定位相遅れた位相に設定されている。
【０００４】
非特許文献１の方法では、Ｐレプリカ信号に対して位相差が異なる二つのＥレプリカ信号から、測位信号とＥレプリカ信号に対する相関カーブの傾きを算出する。さらに、非特許文献１の方法では、Ｐレプリカ信号に対して位相差が異なる二つのＬレプリカ信号から、測位信号とＬレプリカ信号に対する相関カーブの傾きを算出する。そして、非特許文献１の方法では、二つの傾きからＰレプリカ信号と測位信号との位相差、すなわちコード位相誤差（追尾誤差）を算出している。
【０００５】
具体的には、コード位相誤差（追尾誤差）をΔτとし、Ｐレプリカ信号とのコード位相差が小さい第１Ｅレプリカ信号による相関値をＥとし、Ｐレプリカ信号とのコード位相差が大きい第２Ｅレプリカ信号による相関値をＶＥとする。Ｐレプリカ信号とのコード位相差が小さい第１Ｌレプリカ信号による相関値をＬとし、Ｐレプリカ信号とのコード位相差が大きい第２Ｌレプリカ信号による相関値をＶＬとする。また、第１Ｅレプリカ信号と第１Ｌレプリカ信号とのコード位相のスペーシング（位相差）をｄ１とし、第２Ｅレプリカ信号と第２Ｌレプリカとのコード位相のスペーシング（位相差）をｄ２とする。この場合、非特許文献１の方法を用いることで、コード位相誤差は次式の式１で求められる。
【０００６】
【数１】
2013217875.tif 000003
【０００７】
また、非特許文献１の方法では演算が煩雑になるため、演算式の分母を定数に設定する方法がある。
【０００８】
ところで、これらの方法では、測位信号に重畳された航法メッセージの符号によりコード位相誤差値の符号が反転してしまう。このため、現実的には、次式の式２からコード位相誤差を算出する方法が用いられている。なお、式２におけるＰは、Ｐレプリカ信号による相関値である。
【０００９】
【数２】
2013217875.tif 000004
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】”A PracticalApproach to the Reduction of Pseudorange Multipath Errors in a L1 GPS Receiver”、Bryan R. Townsend and Patrick C. Fenton、NovAtelCommunicationS Ltd.、ION GPS-94、Salt Lake City、September 20-23、1994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来技術に示した（式２）を用いる方法では、次に示すような問題が生じることがある。図７は、測位信号の受信時のＣ／Ｎｏに対する擬似距離標準偏差の理論値とシミュレーション結果とを示す図である。
【００１２】
理論値とは、一般的に知られている（式３）を用いて数値計算により擬似距離標準誤差を算出したものである。
【００１３】
【数３】
2013217875.tif 000005
【００１４】
この式において、σｔＤＬＬは擬似距離標準偏差であり、λｃはＧＰＳ信号の伝搬定数をＰＲＮ（Ｃ／Ａ）コードチップレートで除算したものである。ｄはＥレプリカ信号とＬレプリカ信号のコード位相のスペーシングであり、Ｂｎはコードループノイズのバンド幅である。Ｔはコード相関値の積算時間である。
【００１５】
シミュレーション結果とは、（式２）を実現する回路をＩＣチップに形成し、当該ＩＣチップの動作をシミュレーションした結果である。
【００１６】
図７に示すように、ＣＮｏが低い場合、すなわち測位信号が弱い場合、擬似距離誤差の理論値とシミュレーションした結果とが乖離する現象が生じる。これは、次のような原因によるものと考えられる。測位信号が弱くなると信号電力がノイズの影響を受けやすくなる。これにより、相関値のノイズ応答が過剰になり、（式２）の相関値電力に依存する分母が過剰に変動し、擬似距離標準偏差が大きくなってしまう。
【００１７】
この場合、例えば（式２）の分母が極端に小さくなり、算出されるコード位相誤差値に応じてコード位相制御を行うと、実際のコード位相誤差が０でないにもかかわらず、算出したコード位相誤差値Δτが０になってしまうコード位相範囲にレプリカ信号の位相がジャンプする可能性が高くなる。そして、このような位相のジャンプが生じると、測位信号のコード追尾をできなくなったり、間違ったコード位相にロックしてしまう。
【００１８】
特に、二種類のＥレプリカ信号と二種類のＬレプリカ信号のスペーシングを調整し、コード位相差が±１．０ｃｈｉｐ以内のコード位相範囲にコード位相誤差値Δτが０となる不感区間が存在するような場合には、上述のコード位相のジャンプによるロック外れが生じやすくなる。
【００１９】
このような問題を鑑みて、本発明の目的は、コード位相のロック外れを防止できるコード追尾方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明は、コード変調された目的信号とレプリカコードとの相関処理結果に基づいて、コード追尾を行うコード追尾方法であって、次に示す相関値算出工程、正規化演算値設定工程、位相誤差算出工程を有することを特徴としている。相関値算出工程は、目的信号のコード位相と一致するように推定されたプロンプトレプリカコード（Ｐレプリカコード）と目的信号との相関処理結果であるプロンプト相関値を算出する。相関値算出工程では、Ｐレプリカコードに対して第１位相量だけ進んだ位相からなる第１アーリーレプリカコード（第１Ｅレプリカコード）と目的信号との相関処理結果である第１アーリー相関値を算出する。相関値算出工程では、Ｐレプリカコードに対して第２位相量（第１位相量と異なる）だけ進んだ位相からなる第２アーリーレプリカコード（第２Ｅレプリカコード）と目的信号との相関処理結果である第２アーリー相関値を算出する。相関値算出工程では、Ｐレプリカコードに対して第１位相量だけ遅れた位相からなる第１レイトレプリカコード（第１Ｌレプリカコード）と目的信号とによる第１レイト相関値を算出する。相関値算出工程では、Ｐレプリカコードに対して第２位相量だけ遅れた位相からなる第２レイトレプリカコード（第２Ｌレプリカコード）と目的信号とによる第２レイト相関値を算出する。
【００２１】
正規化演算値設定工程は、プロンプト相関値に基づいて算出される相関信号電力が閾値以上であれば、該相関信号電力に応じた算出値を正規化演算値に設定し、相関信号電力が閾値未満であれば、予め設定した定数を正規化演算値に設定する。
【００２２】
位相誤差算出工程は、第１アーリー相関値、第２アーリー相関値、第１レイト相関値、および第２レイト相関値を用いた第１算出値を用いて、目的信号とプロンプトレプリカコードとのコード位相差が±１．０ｃｈｉｐ以内のコード位相範囲にコード位相誤差が０となる不感区間を設けるようにコード位相誤差を算出する。この際、位相誤差算出工程は、第１算出値を前記正規化演算値で除算した値から前記コード位相誤差を算出する
この方法では、目的信号の信号強度が高い場合には、当該目的信号の信号強度に応じた高い相関信号電力を用いてコード位相誤差が算出される。一方、目的信号の信号強度が低い場合（閾値よりも低い場合）には、相関信号電力に依存しない所定の定数を用いてコード位相誤差が算出される。これにより、目的信号の信号強度が低い場合であっても、上述の従来技術の課題に示すような極端に大きなコード位相誤差が算出されることを防止でき、レプリカコードのコード位相の間違ったジャンプを防止できる。
【００２３】
また、この発明のコード追尾方法の正規化演算値設定工程は、ノイズのみを相関処理した場合に得られる相関値によって閾値を設定する。
【００２４】
この方法では、閾値として、熱雑音を含むノイズによる相関信号電力を用いる場合を示している。このように閾値を設定することで、熱雑音を含むノイズの影響を受け難い信号強度の範囲とノイズの影響を受け易い信号強度の範囲とを、より正確に識別することができる。これにより、より正確に正規化演算値を設定でき、正確なコード位相誤差を算出することができる。
【００２５】
また、この発明のコード追尾方法の正規化演算値設定工程は、閾値を定数に設定している。
【００２６】
この方法では、信号レベルが低い場合のコード位相誤差算出に利用する定数として、前記閾値、すなわち無相関処理時の相関信号電力（ノイズによる相関信号電力）を用いる場合を示している。これにより、コード位相誤差算出方法を実現する回路の性能に応じた正規化演算値を設定することができる。
【００２７】
また、この発明のコード追尾方法では、プロンプト相関値、第１アーリー相関値、第２アーリー相関値、第１レイト相関値、および第２レイト相関値は、Ｉ相成分とＱ相成分とで個別に算出され、これら算出値がコード位相誤差の算出へ利用される。
【００２８】
この方法では、具体的な相関値の算出方法を示している。
【００２９】
また、この発明ではＧＮＳＳ信号受信方法に次の特徴を有する。ＧＮＳＳ信号受信方法は、目的信号として所定のコードでコード変調されたＧＮＳＳ信号を受信する受信工程と、ＧＮＳＳ信号を追尾する信号追尾工程と、を有する。この信号追尾工程に、上述のコード追尾方法の各工程を用いている。
【００３０】
この方法では、上述のコード追尾方法を用いることで、受信工程で受信したＧＮＳＳ信号のコード位相を正確に推定することができ、当該ＧＮＳＳ信号を正確にコード追尾することができる。
【００３１】
また、この発明のＧＮＳＳ信号受信方法では、信号追尾工程で得られるコード位相誤差から擬似距離を算出し、該擬似距離を用いて測位を行う測位演算工程を有する。
【００３２】
この方法では、上述のようにコード追尾を正確に行えることにより、擬似距離を高精度に算出でき、高精度な測位結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によれば、コード追尾中のコード位相のロック外れを防止でき、正確且つ確実にコード追尾を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係るＧＰＳ信号受信装置１の主要機能部を示すブロック図である。
【図２】ベースバンド処理部３０の機能ブロック図である。
【図３】本発明のコード追尾方法を用いた場合と従来の方法を用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】ベースバンド処理部３０の演算部３００の回路構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係るコード追尾処理におけるコード位相誤差算出処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係るＧＰＳ信号受信装置１を備えた移動端末１００の主要構成を示すブロック図である。
【図７】測位信号の受信時のＣ／Ｎｏに対する擬似距離標準偏差の理論値とシミュレーション結果とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の実施形態に係るコード追尾方法、コード追尾プログラムについて、図を参照して説明する。また、当該コード追尾方法を機構的に実現するためのコード追尾装置についても説明する。なお、本実施形態では、コード追尾方法としてＧＮＳＳ信号（特にＧＰＳ信号）のコード追尾方法を示すとともに、当該コード追尾方法で追尾したＧＮＳＳ信号から航法メッセージ等を復調して測位演算を行うＧＮＳＳ信号受信方法、ＧＮＳＳ信号受信プログラム、ＧＮＳＳ信号受信装置について示す。
【００３６】
図１は本発明の実施形態に係るＧＰＳ信号受信装置１の主要機能部を示すブロック図である。図１に示すように、ＧＰＳ信号受信装置１は、ＧＰＳ受信アンテナ１０、ＲＦ処理部２０、ベースバンド処理部３０、測位演算部４０を備える。
【００３７】
ＧＰＳ受信アンテナ１０は、ＧＰＳ衛星（図示せず）で放送されるＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ信号は、所定の周波数（Ｌ１波の場合１５７５．４２ＭＨｚ）の搬送波に対して、航法メッセージが重畳された信号である。さらに、この航法メッセージが重畳された搬送波信号は、所定の拡散コード（Ｌ１波の場合Ｃ／Ａコード）によってコード変調されている。
【００３８】
ＧＰＳ受信アンテナ１０による受信信号は、ＲＦ処理部２０へ出力する。この受信信号には、追尾対象である所望のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を含み、他のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号等が含まれている。
【００３９】
ＲＦ処理部２０は、受信信号に対してダウンサンプリングやキャリア追尾処理を行うことでベースバンド信号を生成し、ベースバンド処理部３０へ出力する。
【００４０】
ベースバンド処理部３０は、本願のコード追尾装置に相当する機能部であり、詳細な構成及び処理については後述する。ベースバンド処理部３０は、所望とするＧＰＳ信号の拡散コードを有するレプリカ信号とベースバンド信号とを相関処理した結果に基づいて、所望とするＧＰＳ信号のコード追尾処理を行う。ベースバンド処理部３０は、航法メッセージの元となるプロンプト相関処理結果を測位演算部４０へ出力する。ベースバンド処理部３０は、詳細を後述するコード追尾方法によって得られたコード位相誤差を測位演算部４０へ出力する。
【００４１】
測位演算部４０は、ベースバンド処理部３０から得られるプロンプト相関処理結果に基づいて航法メッセージを復調する。測位演算部４０は、コード位相誤差を所定期間積算して擬似距離を算出する。測位演算部４０は、復調した航法メッセージと、算出した疑似距離を用いて測位演算を行い、自装置位置を算出する。
【００４２】
次に、ベースバンド処理部３０で実行される詳細なＧＰＳ信号のコード追尾処理について説明する。図２はベースバンド処理部３０の機能ブロック図である。
【００４３】
ベースバンド処理部３０は、演算部３００、コード生成部３１０、Ｐ相関部３２０Ｐ、Ｅ相関部３２０Ｅ、Ｌ相関部３２０Ｌを備える。Ｐ相関部３２０Ｐ、Ｅ相関部３２０Ｅ、Ｌ相関部３２０Ｌは、それぞれに所定数からなるＩ相関部とＱ相関部とを備える。
【００４４】
演算部３００は、各相関部からの相関値に基づいてＧＰＳ信号のコード捕捉処理と、捕捉したＧＰＳ信号のコード追尾処理とを実行する。演算部３００は、各相関部からの相関値に基づいてコード位相誤差を算出し、当該コード位相誤差をコード生成部３１０および測位演算部４０へ出力する。なお、演算部３００は、コード位相誤差を積算して疑似距離を算出して、測位演算部４０へ出力するようにしてもよい。この場合、測位演算部４０へはコード位相誤差を出力する必要はない。
【００４５】
演算部３００は、これらの処理を実行するための半導体回路から構成される。なお、演算部３００は、処理プログラムが記憶された記憶部と当該処理プログラムを読み出し実行するＣＰＵ等の演算素子とから構成してもよく、記憶部および演算素子からなる構成と半導体回路の構成とをともに有し、機能毎に処理を分割してもよい。
【００４６】
コード生成部３１０は、演算部３００から設定されたコード位相誤差に基づいて、所定のコード位相からなり、追尾目的とするＧＰＳ信号の拡散コードを含むレプリカコードからなる信号（レプリカ信号）を生成する。
【００４７】
より詳細には、コード生成部３１０は、コード位相誤差に基づいて、ベースバンド処理部３０に入力されたベースバンド信号のコード位相に一致するように推定されたコードタイミングからなるプロンプトレプリカコード信号（Ｐレプリカ信号）を生成して、出力する。また、コード生成部３１０には、シフトレジスタ等が備えられており、Ｐレプリカ信号を基準にして、第１、第２のコード位相のスペーシングｄ１，ｄ２から次の各レプリカ信号を生成し、出力する。なお、ここで、ｄ１＜ｄ２である。
【００４８】
コード生成部３１０は、Ｐレプリカ信号に対して、第１のコード位相のスペーシングｄ１の１／２だけ、コード位相が進んだ第１アーリーレプリカコード信号（Ｅレプリカ信号）を生成する。コード生成部３１０は、Ｐレプリカ信号に対して、第２のコード位相のスペーシングｄ２の１／２だけ、コード位相が進んだ第２アーリーレプリカコード信号（ＶＥレプリカ信号）を生成する。
【００４９】
コード生成部３１０は、Ｐレプリカ信号に対して、第１のコード位相のスペーシングｄ１の１／２だけ、コード位相が遅れた第１レイトレプリカコード信号（Ｌレプリカ信号）を生成する。コード生成部３１０は、Ｐレプリカ信号に対して、第２のコード位相のスペーシングｄ２の１／２だけ、コード位相が遅れた第２レイトレプリカコード信号（ＶＬレプリカ信号）を生成する。
【００５０】
コード生成部３１０は、Ｐレプリカ信号からＩ相Ｐレプリカ信号ＲＳＰＩを生成し、Ｐ相関部３２０ＰのＩ相関器へ出力する。コード生成部３１０は、Ｐレプリカ信号からＱ相Ｐレプリカ信号ＲＳＰＱを生成し、Ｐ相関部３２０ＰのＱ相関器へ出力する。
【００５１】
コード生成部３１０は、Ｅレプリカ信号からＩ相Ｅレプリカ信号ＲＳＥＩを生成し、ＶＥレプリカ信号からＩ相ＶＥレプリカ信号ＲＳＶＥＩを生成し、Ｅ相関部３２０Ｅの各Ｉ相関器へそれぞれ出力する。コード生成部３１０は、Ｅレプリカ信号からＱ相Ｅレプリカ信号ＲＳＥＱを生成し、ＶＥレプリカ信号からＱ相ＶＥレプリカ信号ＲＳＶＥＱを生成し、Ｅ相関部３２０Ｅの各Ｑ相関器へそれぞれ出力する。
【００５２】
コード生成部３１０は、Ｌレプリカ信号からＩ相Ｌレプリカ信号ＲＳＬＩを生成し、ＶＬレプリカ信号からＩ相ＶＬレプリカ信号ＲＳＶＬＩを生成し、Ｌ相関部３２０Ｌの各Ｉ相関器へそれぞれ出力する。コード生成部３１０は、Ｌレプリカ信号からＱ相Ｌレプリカ信号ＲＳＬＱを生成し、ＶＬレプリカ信号からＱ相ＶＬレプリカ信号ＲＳＶＬＱを生成し、Ｌ相関部３２０Ｌの各Ｑ相関器へそれぞれ出力する。
【００５３】
Ｐ相関部３０２ＰのＩ相関器は、ベースバンド信号とＩ相Ｐレプリカ信号ＲＳＰＩを乗算（相関処理）することで、ＰＩ相関値を算出する。Ｐ相関部３０２ＰのＱ相関器は、ベースバンド信号とＱ相Ｐレプリカ信号ＲＳＰＱを乗算（相関処理）することで、ＰＱ相関値を算出する。
【００５４】
Ｅ相関部３０２Ｅの一方のＩ相関器は、ベースバンド信号とＩ相Ｅレプリカ信号ＲＳＥＩを乗算（相関処理）することで、ＥＩ相関値（第１アーリー相関値に相当する。）を算出する。Ｅ相関部３０２Ｅの他方のＩ相関器は、ベースバンド信号とＩ相ＶＥレプリカ信号ＲＳＶＥＩを乗算（相関処理）することで、ＶＥＩ相関値（第２アーリー相関値に相当する。）を算出する。Ｅ相関部３０２Ｅの一方のＱ相関器は、ベースバンド信号とＱ相Ｅレプリカ信号ＲＳＥＱを乗算（相関処理）することで、ＥＱ相関値（第１レイト相関値に相当する。）を算出する。Ｅ相関部３０２Ｅの他方のＱ相関器は、ベースバンド信号とＱ相ＶＥレプリカ信号ＲＳＶＥＱを乗算（相関処理）することで、ＶＥＱ相関値（第２レイト相関値に相当する。）を算出する。
【００５５】
Ｌ相関部３０２Ｌの一方のＩ相関器は、ベースバンド信号とＩ相Ｌレプリカ信号ＲＳＬＩを乗算（相関処理）することで、ＬＩ相関値を算出する。Ｌ相関部３０２Ｌの他方のＩ相関器は、ベースバンド信号とＩ相ＶＬレプリカ信号ＲＳＶＬＩを乗算（相関処理）することで、ＶＬＩ相関値を算出する。Ｌ相関部３０２Ｌの一方のＱ相関器は、ベースバンド信号とＱ相Ｌレプリカ信号ＲＳＬＱを乗算（相関処理）することで、ＬＱ相関値を算出する。Ｌ相関部３０２Ｌの他方のＱ相関器は、ベースバンド信号とＱ相ＶＬレプリカ信号ＲＳＶＬＱを乗算（相関処理）することで、ＶＬＱ相関値を算出する。
【００５６】
演算部３００は、次に示す（式４）を実現する回路構成からなる。なお、（式４）の分子が本発明の第１算出値に相当する。
【００５７】
【数４】
2013217875.tif 000006
【００５８】
ここで、Δτはコード位相誤差である。ＰＩはＰＩ相関値であり、ＰＱはＰＱ相関値である。ＥＩはＥＩ相関値であり、ＥＱはＥＱ相関値である。ＶＥＩはＶＥＩ相関値であり、ＶＥＱはＶＥＱ相関値である。ＬＩはＬＩ相関値であり、ＬＱはＬＱ相関値である。ＶＬＩはＶＬＩ相関値であり、ＶＬＱはＶＬＱ相関値である。
【００５９】
また、ｄ１は、Ｅレプリカ信号Ｌレプリカ信号とのコード位相のスペーシング（位相差）であり、ｄ２はＶＥレプリカ信号とＶＬレプリカ信号とのコード位相のスペーシング（位相差）である。
【００６０】
また、Ａは正規化演算値であり、Ｐ相関値信号の二乗値に対する閾値ＰＴＨとして、次の条件で設定される。
【００６１】
【数５】
2013217875.tif 000007
【００６２】
これは、Ｉ相Ｐ相関値の二乗値ＰＩ２とＱ相Ｐ相関値の二乗値ＰＱ２との加算値（ＰＩ２＋ＰＱ２）、すなわちＰ相関値電力が閾値ＰＴＨ以上であれば、正規化演算値Ａ２はＩ相Ｐ相関値の二乗値ＰＩ２とＱ相Ｐ相関値の二乗値ＰＱ２との加算値（ＰＩ２＋ＰＱ２）で与えることを意味する。また、Ｉ相Ｐ相関値の二乗値ＰＩ２とＱ相Ｐ相関値の二乗値ＰＱ２との加算値（ＰＩ２＋ＰＱ２）、すなわちＰ相関値電力が閾値ＰＴＨ未満であれば、正規化演算値Ａ２は閾値ＰＴＨで与えることを意味する。
【００６３】
閾値ＰＴＨは、無相関処理時のＰＩ相関値およびＰＱ相関値の二乗和によって与えられる。言い換えれば、目的のＧＰＳ信号のベースバンド信号がベースバンド処理部３０に入力されていない状態でのＰＩ相関値およびＰＱ相関値の二乗和によって与えられる。これは、演算部３００を構成する半導体回路の熱雑音を含むノイズのみに依存する値となる。例えば、無相関処理時のＰＩ相関値およびＰＱ相関値の二乗和をＮ２とすると、当該Ｎ２にＰＩ相関値およびＰＱ相関値の確率変数分布に応じた補正係数（例えばπ／２）を乗算した値に設定するとよい（ＰＴＨ＝Ｎ２・（π／２））。この際、Ｎ２の設定には、無相関処理時のＰＩ相関値およびＰＱ相関値の二乗和の時間平均値や所定期間中の最大値を用いるとよりよい。
【００６４】
このような処理を行うことで、ＰＩ相関値およびＰＱ相関値が高い状況、言い換えれば受信信号のＣＮｏが高い状況では、ＰＩ相関値およびＰＱ相関値から得られる正規化演算値Ａ２が（式４）に代入される。また、ＰＩ相関値およびＰＱ相関値が低い状況、言い換えれば受信信号のＣＮｏが低い状況であり、ＰＩ相関値およびＰＱ相関値からなるＰ相関信号電力がノイズのみによる相関信号電力よりも低い状況では、閾値ＰＴＨからなる正規化演算値Ａ２が（式４）に代入される。
【００６５】
そして、このような処理を行うことで、受信信号のＣＮｏが低い状況であっても、（式４）の分母が極端に小さくなることはなく、所定値（閾値ＰＴＨ）で留まるため、コード位相誤差の分散が小さくなり、上述の従来技術の課題に示したようなコード位相の間違ったジャンプを防止することができる。また、受信信号のＣＮｏが高い状況では、受信信号のＣＮｏの値に応じて正規化演算値Ａ２が設定されるので、受信状況に応じて正確にコード位相誤差を設定することができる。
【００６６】
図３は、本発明のコード追尾方法を用いた場合と従来の方法を用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。図３に示すように、従来のコード追尾方法では、２５ｄＢ−Ｈｚ以下でコードロック外れが発生し、ＣＮｏが低下するほどコードロック外れ確率が上昇するのに対して、本発明のコード追尾方法を用いることで、ＣＮｏが高い５０ｄＢ−Ｈｚから非常にＣＮｏが低い１０ｄＢ−Ｈｚまで、コードロック外れが発生しない。すなわち、受信状況に影響されることなく、正確にコード位相誤差を算出し、コードロック外れの発生を防止できる。
【００６７】
次に、図４を参照して、上述の処理演算を実行するための回路構成例を説明する。図４はベースバンド処理部３０の演算部３００の回路構成図である。
【００６８】
演算部３００は、減算器３０１１，３０１２，３０１３，３０２１，３０２２，３０２３、加算器３０１４，３０１６，３０２４，３０２６，３０３３，３０４、乗算器３０１５，３０１７，３０２５，３０２７，３０５、二乗演算部３０３１，３０３２、正規化演算値設定部３０３４、逆数演算部３０５、ループフィルタ３０６を備える。
【００６９】
減算器３０１１は、ＥＩ相関値からＬＩ相関値を減算して出力する。減算器３０１２は、ＥＩ相関値からＶＥＩ相関値を減算して出力する。減算器３０１３は、ＬＩ相関値からＶＬＩ相関値を減算して出力する。加算器３０１４は、減算器３０１２，３０１３の出力を加算して、出力する。乗算器３０１５は、加算器３０１４の出力にスペーシングｄ１の１／２（ｄ１／２）を乗算して出力する。加算器３０１６は、加算器３０１１の出力と、乗算器３０１５の出力を加算して出力する。
【００７０】
減算器３０２１は、ＥＱ相関値からＬＱ相関値を減算して出力する。減算器３０２２は、ＥＱ相関値からＶＥＱ相関値を減算して出力する。減算器３０２３は、ＬＱ相関値からＶＬＱ相関値を減算して出力する。加算器３０２４は、減算器３０２２，３０２３の出力を加算して、出力する。乗算器３０２５は、加算器３０２４の出力にスペーシングｄ１の１／２（ｄ１／２）を乗算して出力する。加算器３０２６は、加算器３０２１の出力と、乗算器３０２５の出力を加算して出力する。
【００７１】
二乗演算部３０３１は、ＰＩ相関値を二乗して出力する。二乗演算部３０３２は、ＰＱ相関値を二乗して出力する。加算器３０３３は、二乗演算部３０３１，３０３２の出力を加算して出力する。
【００７２】
正規化演算値設定部３０３４は、加算器３０３３の出力もしくは予め設定した定数を出力する。より具体的には、正規化演算値設定部３０３４は、加算器３０３３の出力が閾値ＰＴＨ以上であれば加算器３０３３の出力をそのまま出力する。正規化演算値設定部３０３４は、加算器３０３３の出力が閾値ＰＴＨ以上であれば定数として当該閾値ＰＴＨを出力する。
【００７３】
逆数演算部３０３５は、正規化演算値設定部の出力を逆数処理して、出力する。
【００７４】
乗算器３０１７は、ＰＩ相関値と加算器３０１６の出力を乗算して出力する。乗算器３０２７は、ＰＱ相関値と加算器３０２６の出力を乗算して出力する。加算器３０４は、乗算器３０１７，３０２７の出力を加算して出力する。
【００７５】
乗算器３０５は、加算器３０４の出力と、逆数演算部３０３５の出力を乗算して、出力する。
【００７６】
以上の構成及び処理により、（式４）の演算を実現できる。乗算器３０５からの出力は、所定の時定数からなるループフィルタ３０６を介して、コード生成部３１０および測位演算部４０へ出力される。なお、上述の構成は一例であり、（式４）の演算に基づいて、加算器、減算器、乗算器を他の組合せで実現することも可能である。
【００７７】
上述のようなコード位相誤差算出処理をプログラム化し、コンピュータに実行させるようにしてもよい。この場合、図５に示す処理フローを用いればよい。図５は本発明の実施形態に係るコード追尾処理におけるコード位相誤差算出処理を示すフローチャートである。
【００７８】
まず、受信信号のベースバンド信号に対して、Ｉ相Ｐレプリカ信号ＲＳＰＩ、Ｑ相Ｐレプリカ信号ＲＳＰＱ、Ｉ相Ｅレプリカ信号ＲＳＥＩ、Ｑ相Ｅレプリカ信号ＲＳＥＱ、Ｉ相ＶＥレプリカ信号ＲＳＶＥＩ、Ｑ相ＶＥレプリカ信号ＲＳＶＥＱ、Ｉ相Ｌレプリカ信号ＲＳＬＩ、Ｑ相Ｌレプリカ信号ＲＳＬＱ、Ｉ相ＶＬレプリカ信号ＲＳＶＬＩ、Ｑ相ＶＬレプリカ信号ＲＳＶＬＱをそれぞれ乗算することで相関処理を行い、各相関値を出力する（Ｓ１０１）。
【００７９】
次に、ベースバンド信号とＩ相Ｐレプリカ信号ＲＳＰＩとの相関値であるＰＩ相関値と、ベースバンド信号とＱ相Ｐレプリカ信号ＲＳＰＱとの相関値であるＰＱ相関値とを用いてＰ相関信号電力Ｐ２を算出する（Ｓ１０２）。
【００８０】
Ｐ相関信号電極Ｐ２と無相関時相関出力（ノイズによる相関）によって決定される閾値ＰＴＨとを比較し、Ｐ相関信号電極Ｐ２が閾値ＰＴＨ以上であれば（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、Ｐ相関信号電極Ｐ２を正規化演算値Ａ２に設定する（Ｓ１０４）。Ｐ相関信号電極Ｐ２が閾値ＰＴＨ未満であれば（Ｓ１０３：Ｎｏ）、無相関時相関出力（ノイズによる相関）によって決定される閾値ＰＴＨを正規化演算値Ａ２に設定する（Ｓ１０５）。
【００８１】
上述の各相関値と、ステップＳ１０４，Ｓ１０５のいずれかで決定された正規化演算値Ａ２とを、上述の（式４）に代入して、コード位相誤差Δτを算出する（Ｓ１０６）。
【００８２】
以上のように、本実施形態の構成および処理を用いれば、コード位相誤差を正確且つ確実に算出し、確実なコード追尾が可能になる。そして、確実なコード追尾が可能であることにより、擬似距離を高精度に算出できるとともに航法メッセージの復調も確実に行える。このため、測位演算を高精度に行うことができる。
【００８３】
なお、上述の説明では、ＧＮＳＳ信号の捕捉、受信方法を例に説明したが、拡散コードによりコード変調された通信信号を追尾して利用する装置や分野であれば、当該発明の構成及び方法、プログラムを適用し、同様の作用効果を得ることができる。
【００８４】
また、上述の説明では、コード位相誤差の算出において航法メッセージの反転の影響をなくすために、Ｅ相関値およびＬ相関値の演算値とＰ相関値とを乗算する方法を用いたが、他の方法で航法メッセージの反転の影響をなくす処理を行ってもよい。例えば、Ｅ相関値およびＬ相関値の二乗値からコード位相誤差を算出する処理を行ってもよい。
【００８５】
そして、このようなＧＰＳ信号受信装置１やＧＰＳ信号受信機能は、図６に示すような情報機器端末１００に利用される。図６は、本発明の実施形態に係るＧＰＳ信号受信装置１を備えた情報機器端末１００の主要構成を示すブロック図である。
【００８６】
図６に示すような情報機器端末１００は、例えば携帯電話機、カーナビゲーション装置、ＰＮＤ、カメラ、時計等であり、アンテナ１０、ＲＦ処理部２０、ベースバンド処理部３０、測位演算部４０、アプリケーション処理部１２０を備える。アンテナ１０、ＲＦ処理部２０、ベースバンド処理部３０、測位演算部４０は、上述の構成のものであり、これらにより上述のようにＧＰＳ信号受信装置１が構成されている。
【００８７】
アプリケーション処理部１２０は、ＧＰＳ信号受信装置１から出力された測位結果に基づいて、自装置位置や自装置速度を表示したり、ナビゲーション等に利用するための処理を実行する。
【００８８】
このような構成において、上述の高精度な測位結果を得られることで、高精度な位置表示やナビゲーション等を実現することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１：ＧＰＳ信号受信装置、１０：ＧＰＳ受信アンテナ、２０：ＲＦ処理部、３０：ベースバンド処理部、４０：測位演算部、３００：演算部、３１０：コード生成部、３２０Ｐ：Ｐ相関部、３２０Ｅ：Ｅ相関部、３２０Ｌ：Ｌ相関部、
３０１１，３０１２，３０１３，３０２１，３０２２，３０２３：減算器、３０１４，３０１６，３０２４，３０２６，３０３３，３０４：加算器、３０１５，３０１７，３０２５，３０２７，３０５：乗算器、３０３１，３０３２：二乗演算部、３０３４：正規化演算値設定部、３０５：逆数演算部、３０６：ループフィルタ、
１００：情報機器端末、１２０：アプリケーション処理部
【図１】
2013217875.tif 000008
【図２】
2013217875.tif 000009
【図３】
2013217875.tif 000010
【図４】
2013217875.tif 000011
【図５】
2013217875.tif 000012
【図６】
2013217875.tif 000013
【図７】
2013217875.tif 000014