(57)【要約】【課題】比較的短時間で精度良く反転タイミングを検出することができる反転タイミング検出装置の提供。【解決手段】本発明は、１ビット長が既定の２値符号化信号である被検出信号のビット反転タイミングを検出する装置において、前記１ビット長の１／Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のサンプリング周期で被検出信号の符号を判定し、符号が反転してから、再度反転するまでの区間の長さを算出する同一符号区間長算出手段と、前記同一符号区間長算出手段により算出された区間長が前記１ビット長の整数倍に対応した場合に、該区間長に係る区間の開始点若しくは終了点に基づいて、前記被検出信号のビット反転タイミングを決定することを特徴とする。【選択図】図２
2009109360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ビット長が既定の２値符号化信号である被検出信号のビット反転タイミングを検出する装置において、
前記１ビット長の１／Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のサンプリング周期で被検出信号の符号を判定し、符号が反転してから、再度反転するまでの区間の長さを算出する同一符号区間長算出手段と、
前記同一符号区間長算出手段により算出された区間長が前記１ビット長の整数倍に対応した場合に、該区間長に係る区間の開始点若しくは終了点に基づいて、前記被検出信号のビット反転タイミングを決定することを特徴とする、反転タイミング検出装置。
【請求項２】
Ｃ／Ａコード相関値から衛星からの信号の受信強度を検出し、検出された受信強度が所定値よりも低い場合には、前記ビット反転タイミングの決定方法に代えて、ヒストグラム法により前記被検出信号のビット反転タイミングを決定する、請求項１に記載の反転タイミング検出装置。
【請求項３】
前記同一符号区間長算出手段により算出された区間であって、２つの連続する区間に係る区間長が前記１ビット長の整数倍に対応した場合に、該２つの連続する区間のうちの任意の区間の開始点若しくは終了点に基づいて、前記被検出信号のビット反転タイミングを決定する、請求項１又は２に記載の反転タイミング検出装置。
【請求項４】
前記被検出信号は、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージであり、
前記サンプリング周期は、Ｃ／Ａコードの１ビット長に対応する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反転タイミング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ビット長が既定の２値符号化信号である被検出信号のビット反転タイミングを検出する反転タイミング検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、１ビット長が既定の２値符号化信号である被検出信号のビット反転タイミングを検出する装置において、正の積算処理を行う期間と負の積算処理を行う期間とを前記１ビット長分の期間で切り替えるとともに、前記１ビット長分の時間より長い時間に亘って被検出信号の信号強度の積算値を求める積算手段と、前記正の積算処理を行う期間と負の積算処理を行う期間との切り替えタイミングをシフトさせて得られる複数の積算結果のうち、積算値が最大となるタイミングを前記被検出信号の反転タイミングとして検出する積算値最大タイミング検出手段とを備えた反転タイミング検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３８８０４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の反転タイミング検出装置では、反転タイミング近傍の雑音の影響を受けると、正と負の積算値の二乗和のピーク位置が真のピーク位置からずれやすく、反転タイミングを誤判定してしまう虞がある。かかる不都合は、判定に用いるデータの量を増加させることで防止できうるが、この場合、反転タイミングを検出するまでに長時間かかってしまう虞がある。
【０００４】
そこで、本発明は、比較的短時間で精度良く反転タイミングを検出することができる反転タイミング検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明は、１ビット長が既定の２値符号化信号である被検出信号のビット反転タイミングを検出する装置において、
前記１ビット長の１／Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のサンプリング周期で被検出信号の符号を判定し、符号が反転してから、再度反転するまでの区間の長さを算出する同一符号区間長算出手段と、
前記同一符号区間長算出手段により算出された区間長が前記１ビット長の整数倍に対応した場合に、該区間長に係る区間の開始点若しくは終了点に基づいて、前記被検出信号のビット反転タイミングを決定することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係る反転タイミング検出装置において、
Ｃ／Ａコード相関値から衛星からの信号の受信強度を検出し、検出された受信強度が所定値よりも低い場合には、前記ビット反転タイミングの決定方法に代えて、ヒストグラム法により前記被検出信号のビット反転タイミングを決定することを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１又は２の発明に係る反転タイミング検出装置において、
前記同一符号区間長算出手段により算出された区間であって、２つの連続する区間に係る区間長が前記１ビット長の整数倍に対応した場合に、該２つの連続する区間のうちの任意の区間の開始点若しくは終了点に基づいて、前記被検出信号のビット反転タイミングを決定することを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第１乃至３のいずれかの発明に係る反転タイミング検出装置において、
前記被検出信号は、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージであり、
前記サンプリング周期は、Ｃ／Ａコードの１ビット長に対応することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、比較的短時間で精度良く反転タイミングを検出することができる反転タイミング検出装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本発明に係る反転タイミング検出装置が適用されるＧＰＳ（Global  Positioning  System）の全体的な構成を示すシステム構成図である。図１に示すように、ＧＰＳは、地球周りを周回するＧＰＳ衛星１０と、地球上に位置し地球上を移動しうる車両９０とから構成される。尚、車両９０は、あくまで移動体の一例であり、その他の移動体としては、自動二輪車、鉄道、船舶、航空機、ホークリフト、ロボットや、人の移動に伴い移動する携帯電話等の情報端末等がありうる。
【００１２】
ＧＰＳ衛星１０は、航法メッセージ（衛星信号）を地球に向けて常時放送する。航法メッセージは、−１と１からなる信号列からなり、１ビット長は２０ｍｓである。航法メッセージには、対応するＧＰＳ衛星１０に関する衛星軌道情報（エフェメリスやアルマナク）、時計の補正値、電離層の補正係数が含まれている。航法メッセージは、Ｃ／Ａコードにより拡散されＬ１波（周波数：1575.42ＭＨz）に乗せられて、地球に向けて常時放送されている。尚、Ｌ１波は、Ｃ／Ａコードで変調されたＳｉｎ波とＰコード（Precision  Code）で変調されたＣｏｓ波の合成波であり、直交変調されている。Ｃ／Ａコード及びＰコードは、擬似雑音（Pseudo  Noise）符号であり、−１と１が不規則に周期的に並ぶ符号列である。Ｃ／Ａコードの１ビット長は、１ｍｓである。
【００１３】
尚、現在、２４個のＧＰＳ衛星１０が高度約２０，０００kmの上空で地球を一周しており、各４個のＧＰＳ衛星１０が５５度ずつ傾いた６つの地球周回軌道面に均等に配置されている。従って、天空が開けている場所であれば、地球上のどの場所にいても、常時、少なくとも５個以上のＧＰＳ衛星１０が観測可能である。
【００１４】
車両９０には、ＧＰＳ受信機１が搭載される。ＧＰＳ受信機１は、以下で詳説する如く、ＧＰＳ衛星１０からの衛星信号に基づいて、車両９０の位置を測位する。
【００１５】
図２は、図１の車両９０に搭載されるＧＰＳ受信機１の一実施例を示す概略的なシステム構成図である。図２には、説明の複雑化を避けるため、ＧＰＳ衛星１０１（下付きの符号は、衛星識別番号）が１つだけ示されている。ＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に関する信号処理は、他のＧＰＳ衛星１０２，１０３等からの衛星信号に関する信号処理と実質的に同じである。従って、以下では、特に言及しない限り、ＧＰＳ衛星１０１に係る信号処理を想定して説明を続ける。尚、以下で説明する信号処理は、観測可能な各ＧＰＳ衛星１０１，１０２，１０３等からの衛星信号に対して並列的（同時）に実行される。
【００１６】
本実施例のＧＰＳ受信機１は、図２に示すように、ＧＰＳアンテナ２０と、高周波回路２２と、Ａ／Ｄ(analog-to-digital)変換回路２４と、演算部３２とを備える。演算部３２は、信号処理回路１００と、測位演算回路２００とを備える。
【００１７】
ＧＰＳアンテナ２０は、ＧＰＳ衛星１０１から発信されている衛星信号を受信し、受信した衛星信号を電圧信号（本例では、周波数１．５ＧＨｚ）に変換する。１．５ＧＨｚの電圧信号をＲＦ(radio  frequency)信号と称する。
【００１８】
高周波回路２２は、ＧＰＳアンテナ２０を介して供給される微弱なＲＦ信号を後段でＡ／Ｄ変換できるレベルまで増幅すると共に、ＲＦ信号の周波数を信号処理できる中間周波数（典型的には、１ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ）に変換する。尚、このようにＲＦ信号をダウンコンバートして得られる信号を、ＩＦ（Intermediate  frequency）信号と称する。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換回路２４は、高周波回路２２から供給されるＩＦ信号（アナログ信号）を、デジタル信号処理ができるようにデジタルＩＦ信号に変換する。
【００２０】
信号処理回路１００は、Ａ／Ｄ変換回路２４から供給されるデジタルＩＦ信号からＣ／Ａコード同期（後述）を行い、航法メッセージを取り出すと共に、ＧＰＳ衛星１０１と車両９０との間の擬似距離を算出する。航法メッセージの取り出し方法については後に詳説する。擬似距離ρとは、ＧＰＳ衛星１０１と車両９０との間の真の距離とは異なり、ＧＰＳ受信機１の時計誤差（クロックバイアス）や、電離層遅延誤差のような電波伝搬速度変化による誤差を含む。
【００２１】
ここで、ＧＰＳ衛星１０１に対する擬似距離ρは、例えば以下のように算出されてよい。
ρ＝Ｎ×３００
ここで、Ｎは、ＧＰＳ衛星１０１と車両９０との間のＣ／Ａコードのビット数に相当し、レプリカＣ／Ａコードの位相及びＧＰＳ受信機１内部の受信機時計に基づいて算出される。尚、数値３００は、Ｃ／Ａコードが、１ビットの長さが１ｍｓであり、１ビットに相当する長さが約３００ｍ（１ｍｓ×光速）であることに由来する。このようにして算出された擬似距離ρを表す信号は、測位演算回路２００に入力される。尚、擬似距離ρは、キャリアスムージング等のような適切なフィルタ処理を受けてから測位演算回路２００に入力されてもよい。
【００２２】
測位演算回路２００は、航法メッセージの衛星軌道情報及び現在の時間に基づいて、ＧＰＳ衛星１０１の、ワールド座標系（例えばWGS84）での現在位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を計算する。尚、ＧＰＳ衛星１０１は、人工衛星の１つであるので、その運動は、地球重心を含む一定面内（軌道面）に限定される。また、ＧＰＳ衛星１０１の軌道は地球重心を１つの焦点とする楕円運動であり、ケプラーの方程式を逐次数値計算することで、軌道面上でのＧＰＳ衛星１０１の位置が計算できる。また、ＧＰＳ衛星１０１の位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）は、ＧＰＳ衛星１０１の軌道面とワールド座標系の赤道面が回転関係にあることを考慮して、軌道面上でのＧＰＳ衛星１０１の位置を３次元的な回転座標変換することで得られる。
【００２３】
測位演算回路２００は、衛星位置の算出結果と、信号処理回路１００から供給される擬似距離の算出結果に基づいて、車両９０の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を測位し、例えば図２に示すようにナビゲーションシステムに出力する。具体的には、以下の関係式が用いられてよい。
ρ＝√｛（Ｘ１−Ｘｕ）２＋（Ｙ１−Ｙｕ）２＋（Ｚ１−Ｚｕ）２｝＋Δτ・ｃ  
ここで、Δτ・ｃは、主に受信部２０の時計誤差を表す。尚、この式は、ＧＰＳ衛星１０１に関するものであるが、他の観測可能なＧＰＳ衛星１０に対しても同様の関係式が利用される。車両９０の位置は、３つのＧＰＳ衛星１０に対して上述の如く得られるそれぞれの擬似距離ρ及び衛星位置を用いて、三角測量の原理で導出されてよい。この場合、擬似距離ρは上述の如く時計誤差を含むので、４つ目のＧＰＳ衛星１０に対して得られる擬似距離ρ及び衛星位置を用いて、時計誤差成分が除去されてよい。
【００２４】
図３は、信号処理回路１００の一実施例での信号の処理の流れを示す図である。以下では、説明の複雑化を避けるため、ある１つのＧＰＳ衛星１０１からの衛星信号に関する信号処理（１チャンネルの信号処理）を代表して説明する。以下で説明する信号処理は、観測可能な各ＧＰＳ衛星１０１，１０２，１０３等からの衛星信号に対して並列的（同時）に実行される。
【００２５】
図３に示すように、デジタルＩＦ信号は、Ｌ１搬送波発生部１０１にて発生されたレプリカキャリアが乗算され、更に、Ｃ／Ａコード発生部１０２にて発生されたレプリカＣ／Ａコードが乗算されて、相関値積算値１０５に入力される。相関値積算値１０５では、レプリカＣ／Ａコードの１ビット長周期で、相関値が算出される。Ｌ１信号位相ずれ量検出部１０４では、相関値積算値１０５で算出された相関値に基づいて、レプリカＣ／Ａコードの位相ずれ量やレプリカキャリアの位相ずれ量が算出され、ループフィルタ１０３を介して、Ｃ／Ａコード発生部１０２で発生されるレプリカＣ／Ａコードの位相の調整や、Ｌ１搬送波発生部１０１で発生されるレプリカキャリアの位相の調整が実現される。尚、このような位相の追尾方法（同期捕捉方法）は多種多様であり、任意の適切な方法が採用されればよい。
【００２６】
反転タイミング検出器１０６には、デジタルＩＦ信号にプロンプト（Ｐｒｏｍｐｔ）のレプリカＣ／Ａコードが乗算された信号が入力される。この入力信号は、上述の追尾が正確になされている場合に航法メッセージの波形となる。反転タイミング検出器１０６は、この入力信号に基づいて、航法メッセージの反転タイミング（＋１とー１の間の反転タイミング）を検出する。この反転タイミングの検出方法については後に詳説する。航法メッセージ解読処理部１０７では、反転タイミング検出器１０６で検出される反転タイミングに基づいて、航法メッセージの解読処理等が実行される。
【００２７】
図４及び図５は、本実施例の信号処理回路１００により実行される主要処理の流れを示すフローチャートである。ここに示す処理は、後述の如く、航法メッセージビット切り替わりタイミング設定処理（ステップ３３０）が実行されるまで繰り返し実行され、その実行周期は、Ｃ／Ａコードの１ビット長（１ｍｓ）とされる。
【００２８】
ステップ３００乃至３０６にてＬ１信号同期捕捉処理（可視衛星番号の把握及び捕捉）及びＬ１信号同期追跡処理（可視衛星のＣＡコード及びＬ１キャリア信号の同期追跡処理）が完了すると、ステップ３０８以降の処理が反転タイミング検出器１０６により実行される。
【００２９】
ステップ３０８では、航法メッセージ符号判定処理が実行される。
【００３０】
ステップ３１０では、航法メッセージの符号の切り替わりタイミング（反転タイミング）が検出されたか否かが判定される。航法メッセージの符号の切り替わりタイミングが検出されると、航法メッセージ符号カウント処理を開始する（ステップ３１２）。航法メッセージ符号カウント処理が開始されると、ステップ３１４に進む。
【００３１】
ステップ３１４では、航法メッセージの符号判定処理が実行される。即ち、航法メッセージの符号が正か負かが判定される。
【００３２】
ステップ３１６では、航法メッセージ符号カウント値がインクリメントされる。航法メッセージ符号カウント値の初期値はゼロであってよい。航法メッセージ符号カウント値は、後述から明らかなように、航法メッセージが連続して同一符号となる周期数を表す。
【００３３】
ステップ３１８では、前回周期と今回周期の上記ステップ３１４での符号判定処理結果に基づいて、航法メッセージの符号の切り替わりタイミング（反転タイミング）が検出されたか否かが判定される。航法メッセージの符号の切り替わりタイミングが検出された場合には、ステップ３２０に進む。一方、切り替わりタイミングが検出されない場合には、航法メッセージの符号の切り替わりタイミングが検出されるまで、ステップ３１４及び３１６の処理が繰り返し実行される。従って、Ｃ／Ａコードの１ビット長に対応する周期毎に、航法メッセージの符号が判定され、航法メッセージ符号カウント値がインクリメントされる。
【００３４】
ステップ３２０では、現在の航法メッセージ符号カウント値をラッチしてからリセット（航法メッセージ符号カウント値を０にリセット）し、ステップ３２２に進む。
【００３５】
ステップ３２２では、ラッチした航法メッセージ符号カウント値が２０の倍数であるか否かが判定される。ここで、２０という数字は、Ｃ／Ａコードの１ビット長が１ｍｓであり、航法メッセージの１ビット長は２０ｍｓであることによる。
【００３６】
ステップ３２２において、ラッチした航法メッセージ符号カウント値が２０の倍数である場合には、ステップ３２６に進み、ラッチした航法メッセージ符号カウント値が２０の倍数でない場合には、ステップ３２４にて航法メッセージビット切り替わり検出フラグがオフにセットされ、ステップ３１４からの処理に戻る。航法メッセージビット切り替わり検出フラグは、初期的にはオフとされている。航法メッセージビット切り替わり検出フラグの意義は後述から明らかになる。
【００３７】
ステップ３２６では、航法メッセージビット切り替わり検出フラグがオンであるか否かが判定される。航法メッセージビット切り替わり検出フラグがオンである場合には、ステップ３３０に進む。航法メッセージビット切り替わり検出フラグがオフである場合には、ステップ３２８にて航法メッセージビット切り替わり検出フラグがオンにセットされ、ステップ３１４からの処理に戻る。
【００３８】
ステップ３３０では、航法メッセージビット切り替わりタイミング設定処理が実行される。即ち、今回の周期が、航法メッセージのビット切り替わりタイミングであると決定・設定される。以後、航法メッセージのビット切り替わりタイミングが設定されたＧＰＳ衛星１０については、当該ＧＰＳ衛星１０が観測不能となるまで、航法メッセージの解読処理等において、このステップ３３０の処理で設定された航法メッセージのビット切り替わりタイミングが用いられてよい。即ち、図４及び図５に示した処理は、ＧＰＳ受信機１がオンされた後、新たに観測を開始するＧＰＳ衛星１０について、航法メッセージのビット切り替わりタイミングが設定されるまで実行される初期処理であってよい。
【００３９】
図６は、図４及び図５に示す処理の説明図である。図６には、横軸を時間軸として、縦軸には、下側に航法メッセージ符号カウント値（図中では「カウント値」と略）が示されており、上側には、理想的な航法メッセージの波形（２点鎖線）と、実際の航法メッセージの波形が示されている。
【００４０】
時系列で説明すると、先ず、時刻ｔ０にて最初の航法メッセージの符号の切り替わりタイミングが検出され、図４のステップ３１０で肯定判定がなされ、航法メッセージ符号カウント処理が開始されることになる。その後、時刻ｔ１にて航法メッセージの符号の切り替わりタイミングが検出されるが、この際、ラッチした航法メッセージ符号カウント値は、１３であり２０の倍数でないので、航法メッセージビット切り替わり検出フラグはオフに維持される。これは、続く時刻ｔ２及びｔ３での航法メッセージの符号の切り替わりタイミングの検出時も同様である。次いで、時刻ｔ４にて航法メッセージの符号の切り替わりタイミングが検出されると、この際、ラッチした航法メッセージ符号カウント値は、２０であり、航法メッセージビット切り替わり検出フラグがオンにセットされる。次いで、時刻ｔ５にて航法メッセージの符号の切り替わりタイミングが検出されると、この際、ラッチした航法メッセージ符号カウント値は、４０であり２０の倍数であるので、図４のステップ３２６で肯定判定がなされ、航法メッセージビット切り替わりタイミング設定処理が実行されることになる。即ち、時刻ｔ５では、時点ｔ３、ｔ４及びｔ５のいずれのタイミングも正確な航法メッセージの符号のビット切り替わりタイミングであると判断して、航法メッセージビット切り替わりタイミング設定処理が実行されることになる。
【００４１】
ところで、理想的な航法メッセージの信号は、図７（Ａ）に示すように、２０ｍｓの倍数毎の正規のタイミングで符号が切り替わるのに対して、実際の航法メッセージの信号は、特に信号強度が低い場合、図７（Ｂ）に示すように、正規のタイミングから逸脱したタイミングで符号が切り替わる。従って、単に航法メッセージの信号の符号の切り替わりを検出したタイミングを、航法メッセージのビット切り替わりタイミングとして設定する方法（以下、「簡易型反転タイミング検出方法」という）では、航法メッセージのビット切り替わりタイミングを精度良く設定することができない。
【００４２】
これに対して、Ｃ／Ａコードの１ビット長に対応する周期毎に、航法メッセージの符号を判定し、Ｃ／Ａコードの１ビット長に対応する周期毎に０から１９でカウントアップするカウンタを用いて、航法メッセージの符号が切り替わったときのカウンタ値の回数（頻度）を表すヒストグラム（図８参照）を作成し、当該ヒストグラムに基づいて航法メッセージのビット切り替わりタイミングを設定するヒストグラム法が考えられる。このヒストグラム法では、航法メッセージの符号が切り替わった回数の最も大きいカウンタ（図８の例では、“４”）に対応するタイミングを、航法メッセージのビット切り替わりタイミングとして設定する。かかるヒストグラム法では、統計的に航法メッセージのビット切り替わりタイミングを決定するが故に、ノイズの影響を受ける場合でも比較的高い精度でビット切り替わりタイミングを設定できる反面、ビット切り替わりタイミングの設定まで時間がかかるという問題がある。例えば数十ビットのデータを集めないとビット切り替わりタイミングを精度良く設定できない。
【００４３】
他方、図４及び図５に示した本実施例によれば、航法メッセージの１ビット長がＣ／Ａコードの２０ビット分に相当することを利用して、航法メッセージの符号が連続して同一となる期間が、Ｃ／Ａコードの２０ビット分の長さ（２０ｍｓ）の整数倍であるか否かを判定することで、航法メッセージのビット切り替わりタイミングを精度良く設定することができる。また、航法メッセージの符号が連続して同一となる期間が、Ｃ／Ａコードの２０ビット分の長さ（２０ｍｓ）の整数倍となることが、連続して２回生じれば、ビット切り替わりタイミングが設定されるので、ビット切り替わりタイミングの設定まで時間も低減することができる。
【００４４】
図９は、上述の本実施例による反転タイミング検出方法（図４のステップ３０８乃至３３０参照）と、他の反転タイミング検出方法（ここでは、上述の簡易型反転タイミング検出方法及びヒストグラム法）との適切な組み合わせ態様の一例を示すフローチャートである。図１０は、各反転タイミング検出方法の切り替わり条件の一例を示す状態遷移図である。
【００４５】
ステップ４００乃至４０６にてＬ１信号同期捕捉処理（可視衛星番号の把握及び捕捉）及びＬ１信号同期追跡処理（可視衛星のＣＡコード及びＬ１キャリア信号の同期追跡処理）が完了すると、ステップ４０８以降の処理が実行される。
【００４６】
ステップ４０８では、相関値積算値１０５で算出されたＣ／Ａコード相関値から信号強度が算出される。尚、Ｃ／Ａコード相関値が大きいほど信号強度が高くなるような比例関係を用いて信号強度が算出されてもよい。
【００４７】
ステップ４１０では、前回使用した反転タイミング検出方法と、上記ステップ４０８で求めた信号強度とに基づいて、今回使用する反転タイミング検出方法の番号（検出法Ｎｏ）を決定する。本例では、反転タイミング検出方法は、上述の如く、上述の本実施例による反転タイミング検出方法と、簡易型反転タイミング検出方法及びヒストグラム法の３種類であり、それぞれの検出法Ｎｏは、“１”、“２”及び“３”であるとする。
【００４８】
図１０に示す例では、前回使用した反転タイミング検出方法が、簡易型反転タイミング検出方法である状況下で、Ｓ／Ｎ比が例えば４３［ｄＢ］より小さくなった場合には、今回使用する反転タイミング検出方法として、本実施例による反転タイミング検出方法が選択される一方、Ｓ／Ｎ比が例えば４３［ｄＢ］以上の場合には、今回使用する反転タイミング検出方法として、簡易型反転タイミング検出方法が選択される。同様に、前回使用した反転タイミング検出方法が、本実施例による反転タイミング検出方法である状況下で、Ｓ／Ｎ比が例えば３３［ｄＢ］より小さくなった場合には、今回使用する反転タイミング検出方法として、ヒストグラム法が選択される。また、前回使用した反転タイミング検出方法が、本実施例による反転タイミング検出方法である状況下で、Ｓ／Ｎ比が例えば４５［ｄＢ］以上となった場合には、今回使用する反転タイミング検出方法として、簡易型反転タイミング検出方法が選択される。従って、前回使用した反転タイミング検出方法が、本実施例による反転タイミング検出方法である状況下で、Ｓ／Ｎ比が例えば４５［ｄＢ］未満で且つ３３［ｄＢ］以上の場合には、今回使用する反転タイミング検出方法として、本実施例による反転タイミング検出方法が継続的に選択される。また、前回使用した反転タイミング検出方法が、ヒストグラム法である状況下で、Ｓ／Ｎ比が例えば３５［ｄＢ］以上となった場合には、今回使用する反転タイミング検出方法として、本実施例による反転タイミング検出方法が選択される一方、Ｓ／Ｎ比が例えば３５［ｄＢ］未満の場合には、今回使用する反転タイミング検出方法として、ヒストグラム法が選択される。図１０に示す例のように、ヒステリシスのある条件で反転タイミング検出方法を決定することで、反転タイミング検出方法が頻繁に変化することによるチャタリングを抑制することができる。尚、図１０に示す例において、Ｓ／Ｎ比を算出する際、信号の強度としては、上記ステップ４０８で得られた算出値が用いられ、ノイズの強度としては、熱雑音レベルに相当する固定値が用いられてもよい。
【００４９】
ステップ４１２では、上記ステップ４１０で決定された検出法Ｎｏが判断され、検出法Ｎｏが“１”の場合には、ステップ４１４に進み、簡易型反転タイミング検出方法に基づいてビット切り替わりタイミングの設定処理が実行され、検出法Ｎｏが“２”の場合には、ステップ４１６に進み、本実施例による反転タイミング検出方法に基づいてビット切り替わりタイミングの設定処理が実行され、検出法Ｎｏが“３”の場合には、ステップ４１８に進み、ヒストグラム法に基づいてビット切り替わりタイミングの設定処理が実行される。
【００５０】
尚、簡易型反転タイミングが選択された場合であって、所定時間（例えば、１００ｍｓ）内に、航法メッセージの符号の切り替わりタイミングが検出されない場合には、ステップ４０８に戻ることとしてもよいし、２０ｍｓ内に、航法メッセージの符号の切り替わりタイミングが複数回検出された場合には、ステップ４０８に戻ることとしてもよい。同様に、本実施例による反転タイミング検出方法が選択された場合であって、所定時間（例えば、１００ｍｓ）までにビット切り替わりタイミングの設定がなされない場合には（即ち、航法メッセージの符号が同一となる期間が、連続して２回、Ｃ／Ａコードの２０ビット分の長さの整数倍とならない場合には）、ステップ４０８に戻ることとしてもよい。同様に、ヒストグラム法が選択された場合であって、所定時間（例えば、２００ｍｓ）までに切り替わり頻度が他よりも突出したビット切り替わりタイミングが検出されない場合には（例えば、信頼度が略同等の２以上の候補がある場合）には、ステップ４０８に戻ることとしてもよい。また、ヒストグラム法が選択された場合には、選択される前の過去のデータを利用してビット切り替わりタイミングの設定処理が実行されてもよい。
【００５１】
このように、図９に示した選択方法によれば、ＧＰＳ衛星１０からの受信電波の信号強度に応じて、ビット切り替わりタイミングの設定処理に利用する反転タイミング検出方法を可変するので、受信電波の信号強度に応じて精度良く且つ短時間にビット切り替わりタイミングを設定することができる。
【００５２】
尚、図９に示した処理は、観測可能な各ＧＰＳ衛星１０１，１０２，１０３等に対してそれぞれ独立して並列的（同時）に実行される。従って、あるＧＰＳ衛星１０の航法メッセージのビット切り替わりタイミングの設定は、本実施例による反転タイミング検出方法に基づいて実現される一方、他のＧＰＳ衛星１０の航法メッセージのビット切り替わりタイミングの設定は、ヒストグラム法に基づいて実現されるといったような場合も生じうる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５４】
例えば、図４及び図５に示した例では、好ましい実施例として、航法メッセージビット切り替わり検出フラグを用いて、航法メッセージの符号が同一となる期間が、連続して２回、Ｃ／Ａコードの２０ビット分の長さ（２０ｍｓ）の整数倍となる周期に、ビット切り替わりタイミングを設定している。しかしながら、これよりも精度が悪くなるものの短時間でビット切り替わりタイミングの設定を可能とする代替例として、航法メッセージの符号が同一となる期間が、Ｃ／Ａコードの２０ビット分の長さ（２０ｍｓ）の整数倍となった初回の周期に、ビット切り替わりタイミングを設定することとしてもよい。或いは、更に精度を高めるため、航法メッセージの符号が同一となる期間が、連続して３回以上の回数、Ｃ／Ａコードの２０ビット分の長さ（２０ｍｓ）の整数倍となった周期に、ビット切り替わりタイミングを設定してもよい。
【００５５】
また、図９及び図１０に示した例では、３種類の反転タイミング検出方法の切替方法に関するものであったが、本実施例による反転タイミング検出方法と、他の２つの方法のいずれか一方との間で切替してもよいし、他の２つの方法のいずれか一方又は双方をその他の方法で置換してもよいし、或いは、更なるその他の方法を加えた４種類以上の反転タイミング検出方法を切り替えてもよい。また、各反転タイミング検出方法の選択条件（例えば仰角やマルチパス誤差の利用）を加えることで、より最適な検出方法を選択することも可能である。
【００５６】
また、図４及び図５に示した例では、好ましい実施例として、Ｃ／Ａコードの１ビット長に対応した周期１ｍｓ毎に、航法メッセージの符号を判定し、航法メッセージの符号が連続して同一となる期間が、Ｃ／Ａコードの２０ビット分の長さ（２０ｍｓ）の整数倍となる周期に、ビット切り替わりタイミングを設定している。しかしながら、Ｃ／Ａコードの１ビット長の１／Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）に対応した周期毎に、航法メッセージの符号を判定してもよい。この場合、航法メッセージの符号が連続して同一となる期間が、Ｃ／Ａコードの２０ビット分の長さの整数倍となる周期に、ビット切り替わりタイミングを設定すればよい。例えばＮ＝２の場合、０．５ｍｓ毎に、航法メッセージの符号を判定し、航法メッセージの符号が連続して同一となる周期数が、４０（＝２０×Ｎ）の整数倍となる周期に、ビット切り替わりタイミングを設定してもよい。
【００５７】
また、上述の実施例では、Ｃ／Ａコードを用いて擬似距離ρを導出しているが、擬似距離ρは、Ｌ２波のＰコードのような他の擬似雑音コードに基づいて計測されてもよい。尚、Ｐコードの場合、Ｗコードで暗号化されているので、Ｐコード同期を行う際に、クロス相関方式を利用したＤＬＬにより、Ｐコードを取り出すこととしてよい。Ｐコードに基づく擬似距離ρは、ＧＰＳ衛星１０１でＰコードが０ビット目であるとしてＰコードのＭＰビット目が車両９０にて受信されているかを計測することで、ρ＝ＭＰ×３０として求めることができる。
【００５８】
また、上述の実施例では、ＧＰＳに本発明が適用された例を示したが、本発明は、ＧＰＳ以下の衛星システム、例えばガリレオ等の他のGNSS  (Global  Navigation  Satellite  System)にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る反転タイミング検出装置が適用されるＧＰＳの全体的な構成を示すシステム構成図である。
【図２】ＧＰＳ受信機１の一実施例を示す概略的なシステム構成図である。
【図３】信号処理回路１００の一実施例での信号の処理の流れを示す図である。
【図４】本実施例の信号処理回路１００により実行される主要処理の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図５】本実施例の信号処理回路１００により実行される主要処理の流れを示すフローチャート（その２）である。
【図６】図４及び図５に示す処理により航法メッセージビット切り替わりタイミング設定処理が実行されるまでの時系列を、対応する航法メッセージの波形の一例と共に示す図である。
【図７】理想的な航法メッセージの波形と、実際の航法メッセージの波形とを対比的に示す図である。
【図８】ヒストグラム法で用いられるヒストグラムの一例を示す図である。
【図９】上述の本実施例による反転タイミング検出方法と、他の反転タイミング検出方法との適切な組み合わせ態様の一例を示すフローチャートである。
【図１０】各反転タイミング検出方法の切り替わり条件の一例を示す状態遷移図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    ＧＰＳ受信機
１０    ＧＰＳ衛星
２２    高周波回路
２４    Ａ／Ｄ変換回路
３２    演算部
９０    車両
１００    信号処理回路
１０２    Ｃ／Ａコード発生部
１０３    ループフィルタ
１０４    Ｌ１信号位相ずれ量検出部
１０５    相関値積算値
１０６    反転タイミング検出器
１０７    航法メッセージ解読処理部
２００    測位演算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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