(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ相対測位用のデータを符号化して放送する複数のビーコン局からの電波のうち所定の電波を受信し、当該電波に含まれている相対測位用のデータを、複数の測位用衛星からの電波を受信して移動局の測位を行う測位用受信機に対して与えるビーコン受信機において、
前記複数のビーコン局からの電波の受信信号の信号強度を検出し、前記測位用受信機から移動局の測位結果のデータを受けて、移動局の位置に近いものから所定数のビーコン局について信号強度の高い順に復号化を行い、復号化可能な最初に検出されたビーコン局を、受信すべきビーコン局として選択するビーコン局選択手段と、
前記ビーコン局選択手段により選択されたビーコン局からの受信信号の信号強度および復号化の誤り率に基づいて受信状態を判定し、復号化可能な範囲で受信状態が所定のレベルを下回ったとき、前記所定数のビーコン局について、それぞれの信号強度および復号化の誤り率に基づく受信状態が現在受信中のビーコン局の受信状態より良好なビーコン局を、新たな受信すべきビーコン局とするビーコン局切り替え手段と、
を設けたことを特徴とするビーコン受信機。
【請求項２】
前記ビーコン局選択手段は、前記移動局が所定距離または所定時間にわたって移動する毎に前記受信すべきビーコン局の選択を行うことを特徴とする請求項１に記載のビーコン受信機。
【請求項３】
前記ビーコン局切り替え手段は、前記所定数のビーコン局の全てについて現在受信中のビーコン局の受信状態より良好なビーコン局がなければ前記ビーコン局選択手段によるビーコン局の選択をやり直すことを特徴とする請求項１または２に記載のビーコン受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測位用衛星から送信される電波およびビーコン局からの電波を受信して相対測位を行うシステムに用いられるビーコン受信機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧＰＳにおいては、測位精度を高める１つの手法として、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）測位などの相対測位が行われている。このＤＧＰＳでは、固定位置に設置されたビーコン局が、複数の測位用衛星からの電波を受信するとともに、移動局が測位を行う際の測位精度を高めるための情報を抽出して、これを放送し、移動局は、複数の測位用衛星からの電波とビーコン局からの電波をそれぞれ受信して、受信点の位置を測位するものである。
【０００３】
このようなＤＧＰＳサービスを行っているビーコン局は、現在全世界で約３００局、日本国内で約３０局存在し、移動局は、これらのビーコン局のうち最適なビーコン局からの電波を受信して相対測位を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＤＧＰＳ測位を行う受信機には、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信機と、ビーコン局からの電波を受信するビーコン受信機とが設けられていて、ビーコン受信機は自局（移動局）に最も近いビーコン局からの電波を受信するように制御を行っていた。
【０００５】
すなわち、複数のビーコン局の緯度，経度データ、受信周波数、ビットレートなどに関する情報があらかじめＲＯＭ等に書き込まれていて、ビーコン受信機はＧＰＳ受信機により求められた自局（移動局）の位置（緯度，経度）に最も近いビーコン局をＲＯＭのデータから抽出し、該当するビーコン局の周波数の電波を受信するようにしていた。通常は、この最も近いビーコン局からの電波が直ちに受信されるが、もし受信できなければ、次に近いビーコン局からの電波を受信するように制御し、そのビーコン局も受信できなければ、更に次に近いビーコン局、というように実際にビーコン局からの電波が受信できるまで、近いビーコン局から遠いビーコン局へ順次切り替えながら受信を試みる、というスキャン動作を行っていた。
【０００６】
そして、あるビーコン局からの電波の受信に成功すれば、以降はそのビーコン局からの電波を受信し続けることとし、もし一定時間（例えば３０秒間）連続して受信状態が悪くなったなら、次のスキャン動作を行うようにしていた。
【０００７】
このように、従来のビーコン受信機においては、自局（移動局）に最も近いビーコン局を優先して受信するようにしていたため、必ずしも信号状態の最良のビーコン局が利用できるとは限らない。すなわち、移動局に最も近いビーコン局からの電波の信号状態が最良でなくとも、ある程度の信号強度が得られるため、そのビーコン局が利用され続けてしまう場合が多い。
【０００８】
また逆に、移動局周囲の環境によっては、最も近いビーコン局からの電波が受信できなかったり、その信号強度が不安定となる場合があり、このような場合には、最初に最も近いビーコン局からの電波が受信されてから、その受信状態が悪化した状態が一定時間連続するまでビーコン局の切り替えが試みられないので、不安定な受信状態が長時間続くといった問題があった。
【０００９】
この発明の目的は、周囲環境に関わらず、所定のビーコン局からの電波を速やかに受信し、且つ不安定な受信状態が続くことを防止したビーコン受信機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、それぞれ相対測位用のデータを符号化して放送する複数のビーコン局からの電波のうち所定の電波を受信し、当該電波に含まれている相対測位用のデータを、複数の測位用衛星からの電波を受信して移動局の測位を行う測位用受信機に対して与えるビーコン受信機において、
前記複数のビーコン局からの電波の受信信号の信号強度を検出し、前記測位用受信機から移動局の測位結果のデータを受けて、移動局の位置に近いものから所定数のビーコン局について信号強度の高い順に復号化を行い、復号化可能な最初に検出されたビーコン局を、受信すべきビーコン局として選択するビーコン局選択手段と、
前記ビーコン局選択手段により選択されたビーコン局からの受信信号の信号強度および復号化の誤り率に基づいて受信状態を判定し、復号化可能な範囲で受信状態が所定のレベルを下回ったとき、前記所定数のビーコン局について、それぞれの信号強度および復号化の誤り率に基づく受信状態が現在受信中のビーコン局の受信状態より良好なビーコン局を、新たな受信すべきビーコン局とするビーコン局切り替え手段と、
を設けたことを特徴とする。
【００１１】
このように、移動局の位置に近いものから所定数のビーコン局について、選択されたビーコン局からの受信信号の信号強度および復号化の誤り率に基づいて受信状態を判定するようにしたため、最も受信状態の良好なビーコン局からの信号を利用することができる。
【００１３】
これにより、受信信号強度が確率的に高いビーコン局について、受信信号強度の検出を行い、受信信号強度の高いビーコン局からデータの復号化を行うことになるため、最初にビーコン局からの信号が利用可能となるまでに要する時間を短縮することができる。
【００１４】
また、この発明は、前記ビーコン局選択手段は、前記移動局が所定距離または所定時間にわたって移動する毎に前記受信すべきビーコン局の選択を行うことを特徴とする。
また、この発明は、前記ビーコン局切り替え手段は、前記所定数のビーコン局の全てについて現在受信中のビーコン局の受信状態より良好なビーコン局がなければ前記ビーコン局選択手段によるビーコン局の選択をやり直すことを特徴とする。
【００１５】
これにより、現在受信中の受信信号の受信状態が悪化したとき、信号の復号化が不可能となる前に、所定数のビーコン局についての受信状態が判定されて、受信状態の良好な方のビーコン局に切り替えられるため、受信状態の不安定な状態が継続することがなく、常に受信状態が良好となるようにビーコン局を選択していくことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態であるＤＧＰＳ測位システムを構成するビーコン局と移動局の構成を示すブロック図である。
（Ａ）はビーコン局のブロック図であり、ＧＰＳアンテナ２１は複数のＧＰＳ衛星からの電波を受けて、Ｌ１帯増幅回路２２はこれを増幅し、ミキサー回路２４はこの信号と局部発振回路２３による信号とをミキシングして中間周波信号に変換する。中間周波増幅回路２５はこれを増幅し、サンプラー２６はこれを所定周期でサンプリングし、Ａ／Ｄコンバータ２７はその値をディジタルデータに変換する。一方、データ送信機２９はデータ送信用アンテナ２８から、相対測位用の所定のデータを送信する。ＣＰＵ３１はＡ／Ｄコンバータ２７により変換されたデータを基にして、各衛星のＣ／Ａコード位相のサーチおよび追尾を行うとともに受信点の位置を測位する。そして既知である受信点の位置情報との比較によって、各衛星のＣ／Ａコード位相の誤差成分を抽出し、これを自局（ビーコン局）を識別するためのデータ等と共に所定のフォーマットでデータ送信機２９へ出力する。これらの処理は、ＲＡＭ３３をワーキングエリアとして用い、ＲＯＭ３２に予め書き込まれているプログラムを実行することによって行う。このような構成のビーコン局は、基本的に局毎に放送周波数が異なる。また同一の周波数を用いる場合でも、そのサービスエリアが重ならないようにしている。
【００１７】
図１の（Ｂ）は移動局のブロック図である。ＧＰＳアンテナ１１は複数のＧＰＳ衛星からの電波を受けて、Ｌ１帯増幅回路１２はこれを増幅し、ミキサー回路１４はこの信号と局部発振回路１３による信号とをミキシングして中間周波信号に変換する。中間周波増幅回路１５はこれを増幅し、サンプラー１６はこれを所定周期でサンプリングし、Ａ／Ｄコンバータ１７はその値をディジタルデータに変換する。
【００１８】
ビーコン受信機１９は、受信回路１９ａと、その制御を行う制御回路１９ｂとから成る。制御回路１９ｂは受信回路１９ａに対して受信すべき周波数を設定し、受信回路１９ａはその周波数の信号をデータ受信用アンテナ１８により受信する。また、制御回路１９ｂは受信信号強度を検出し、データの復号化、パリティチェックおよびその誤り率の検知を行う。ＣＰＵ２１はインタフェース２０を介してビーコン受信機１９による受信データを読み取る。またＣＰＵ２１は、Ａ／Ｄコンバータ１７により変換されたデータを基にして、各衛星のＣ／Ａコード位相のサーチおよび追尾を行い、各衛星のＣ／Ａコード位相の誤差成分の補正を行って受信点の測位を行う。測位結果はインタフェース２４を介して表示器２５へ出力する。これらの処理は、ＲＡＭ２３をワーキングエリアとして用い、ＲＯＭ２２に予め書き込まれているプログラムを実行することによって行う。
【００１９】
次に、上記ビーコン受信機の制御手順を図２〜図４を参照して説明する。
図２は全体の手順を示すフローチャートである。まず、各ビーコン局の受信信号強度等のデータを初期化する（ｎ１）。続いて、ＧＰＳ受信機より、移動局の緯度，経度データを読み取る（ｎ２）。そしてビーコン局のスキャン制御を行う（ｎ３）。データの復調が可能なビーコン局が見つかれば、その復調したデータをＧＰＳ受信機へ与える処理（ＤＧＰＳメッセージ処理）を行う（ｎ４→ｎ５）。データの復調が行えない間は、ＧＰＳ受信機からの移動局の緯度，経度データの読み取りおよびスキャン制御を繰り返す（ｎ２→ｎ３→ｎ４→ｎ２）。
【００２０】
図３は上記スキャン制御の処理手順を示すフローチャートである。まず最初のスキャン制御であるか否かを判定する（ｎ１０）。最初にスキャン制御を行う場合には、または、後述するスキャン動作リセットの処理が行われて、スキャン動作をやり直す状態であるときには、スキャンデータの初期化を行う（ｎ１１）。このデータは受信すべきビーコン局の優先順位に関するデータである。受信を試みるべきビーコン局の候補（以下、この局を「候補局」という。）が未だ設定されていなければ、続いて移動局の緯度，経度データの有無を判定する（ｎ１２→ｎ１３）。すでにＧＰＳ受信機が移動局の測位を行っていれば、その移動局の緯度，経度データを基にして、移動局から近い順の５つのビーコン局について、その受信信号強度（ＳＳレベル）を検出し、信号強度の高い順に並び替えを行う（ｎ１４）。そして、第１候補である最も信号強度の高いビーコン局の電波を受信するように、受信回路（図１（Ｂ）の１９ａ）に対して、受信周波数を設定する（ｎ１５）。これにより、以降はその周波数での受信が行われ、実際にデータの復調が可能であればデータが求められる。
【００２１】
もし、ＧＰＳ受信機が移動局の測位を未だ行っていない時点では、移動局からの距離に無関係に、２８３．５〜３２５ｋＨｚを０．５ｋＨｚステップですべてのビーコン局の周波数について受信信号強度を求めて、その信号強度の高い順に、候補局の周波数を並び替える（ｎ１３→ｎ１７）。
【００２２】
このように候補局が設定された後はｎ１０→ｎ１２→ｎ１６→ＲＥＴＵＲＮの経路を繰り返す。
【００２３】
図４は、上記局比較切替処理の手順を示すフローチャートである。まず受信信号強度が所定値以上であるか否か、およびパリティチェックによる誤り率が所定値に達していないか否か、によって受信信号が適性であるかどうかを判定する（ｎ３０）。受信信号強度が低下したり、誤り率が大きくなったりして、受信信号状態が適性でなくなると、図３のステップｎ１４またはｎ１７で求められた候補局のうち次候補のビーコン局の周波数を、受信周波数として設定する（ｎ３１）。その後、この新たな受信周波数の受信信号強度と受信信号の誤り率を求め、ステップｎ３１で受信周波数を切り替える前の状態に比較して信号状態が向上したか否かを判定する（ｎ３２）。もし同等以上であれば、設定したビーコン局（次候補局）を、受信すべき局として切り替える（ｎ３３）。もし信号状態が却って低下するのであれば、受信すべきビーコン局を元の局に戻す（ｎ３４）。そして、次回の局比較切替処理に備えて、比較すべき局を次候補の局に設定しておく（ｎ３５→ｎ３６）。但し、今回の局比較切替処理が、ステップｎ１４で設定された５局の候補局またはステップｎ２２で設定された上位５局の候補局のうち最後の候補局についての比較であったなら、すなわち比較すべきすべての候補局について信号状態の比較を行っても、現在受信中の局より信号状態の良い局がなければ、スキャン動作をリセットする（ｎ３７）。これによりスキャン制御を初めからやり直すことになる。
【００２４】
次に、第２の実施形態に係るビーコン受信機のスキャン制御について、図５を参照して説明する。
以上に示した例では、候補局が一旦定められた後は、新たにスキャン動作が行われるまで、候補局が変更されないようにしたが、この第２の実施形態では、移動局の移動に応じて候補局を順次変更するようにしたものである。
【００２５】
図５は第２の実施形態におけるスキャン制御の処理手順を示すフローチャートである。図５のステップｎ１８では、前回候補局が設定されたときから移動局が所定距離以上または所定時間以上にわたって移動したか否かを判定する。もし、所定距離以上または所定時間以上にわたって移動していれば、その時点で再度候補局の設定を行う（ｎ１８→ｎ１３）。その他の処理は第１の実施形態の場合と同様である。
【００２６】
このようにして、移動局が移動しても、常に受信信号強度の高い順のビーコン局を候補局として設定することができる。その結果、常に信号状態の最良のビーコン局が利用できるようになる。また、局比較切替処理で、受信信号状態のより良好なビーコン局の受信を試みることになるので、ビーコン局の切替によって常に安定した受信状態を保てるようになる。
【００２７】
なお、以上に示した実施形態では、ビーコン局からの電波を受信する受信回路の受信チャンネルが１チャンネル分のみである場合の例を示したが、これを２チャンネル設けて、ビーコン局からの信号を一方のチャンネルで受信しながら、上記局比較切替処理において、比較対象とすべきビーコン局を他方のチャンネルで受信するようにしてもよい。これにより、ビーコン局からの信号を中断することなく利用できるようになる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、複数のビーコン局からの電波の受信信号の信号強度を検出し、測位用受信機から移動局の測位結果のデータを受けて、移動局の位置に近いものから所定数のビーコン局について信号強度の高い順に復号化を行い、復号化可能な最初に検出されたビーコン局を、受信すべきビーコン局として選択するようにしたため、最も良好な受信状態でビーコン局からの信号を利用することができる。
また、受信信号強度が確率的に高いビーコン局について、受信信号強度の検出を行い、受信信号強度の高いビーコン局からデータの復号化を行うことになるため、最初にビーコン局からの信号が利用可能となるまでに要する時間を短縮することができる。
また、現在受信中の受信信号の受信状態が悪化したとき、上記優先順位の次位以降のビーコン局についての受信状態が判定されて、受信状態の良好な方のビーコン局に切り替えられるため、受信状態の不安定な状態が継続することがなく、常に受信状態が良好となるようにビーコン局を選択していくことができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、移動局の移動にともなって、受信信号強度の高い順のビーコン局を候補局として設定することができる。その結果、常に信号状態の最良のビーコン局が利用できるようになる。また、局比較切替処理で、受信状態のより良好なビーコン局の受信を試みることになるので、ビーコン局の切替によって常に安定した受信状態を保てるようになる。
請求項３に記載の発明によれば、現在受信中の受信信号の受信状態が悪化したとき、信号の復号化が不可能となる前に、上記優先順位の次位以降のビーコン局についての受信状態が判定されて、受信状態の良好な方のビーコン局に切り替えられるため、受信状態の不安定な状態が継続することがなく、常に受信状態が良好となるようにビーコン局を選択していくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＤＧＰＳ測位システムにおけるビーコン局と移動局の構成を示すブロック図
【図２】ビーコン受信機の全体の処理手順を示すフローチャート
【図３】スキャン制御に関する処理手順を示すフローチャート
【図４】局比較切替処理に関する手順を示すフローチャート
【図５】ビーコン受信機のスキャン制御に関する他の処理手順の例を示すフローチャート
【符号の説明】
１１，２１−ＧＰＳアンテナ
１８−データ受信用アンテナ
２８−データ送信用アンテナ
【図１】
0004164193.tif 000002
【図２】
0004164193.tif 000003
【図３】
0004164193.tif 000004
【図４】
0004164193.tif 000005
【図５】
0004164193.tif 000006