(57)【要約】  複数の周波数帯の衛星観測情報を用いて測位を行う衛星測位信号受信装置において、必要な周波数帯に応じて段階的に増設可能にする。  衛星測位信号受信装置は、単一の周波数帯に対応して衛星測位信号を受信して衛星観測情報を生成する衛星測位信号受信回路を少なくとも１つ具備する。衛星測位信号受信回路の各々は、衛星測位信号受信回路の間で同期させるための同期制御インターフェースと、衛星測位信号受信回路の間で前記衛星観測情報を共有するための衛星情報伝送インターフェースとを備える。衛星測位信号受信装置は、衛星観測情報に基づいて測位を行う。
2019155703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の周波数帯に対応して衛星測位信号を受信して衛星観測情報を生成する衛星測位信号受信回路を少なくとも１つ具備する衛星測位信号受信装置であって、
前記衛星測位信号受信回路の各々は、前記衛星測位信号受信回路の間で同期させるための同期制御インターフェースと、前記衛星測位信号受信回路の間で前記衛星観測情報を共有するための衛星情報伝送インターフェースとを備え、
前記衛星観測情報に基づいて測位を行う衛星測位信号受信装置。
【請求項２】
前記同期制御インターフェースは、１秒周期の矩形パルス信号の出力信号と、前記矩形パルス信号を生成するパルスカウンタをリセットする外部リセット入力信号を備え、
前記衛星測位信号受信回路の各々は、前記外部リセット入力信号に基づいて前記パルスカウンタをリセットし、前記衛星測位信号受信回路の基準時刻を計数する基準時刻カウンタを前記パルスカウンタのカウント時刻に基づいてリセットする
請求項１記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項３】
前記同期制御インターフェースは、前記衛星測位信号受信回路の基準時刻を計数する基準時刻カウンタのリセット出力信号と、前記基準時刻カウンタに対する外部リセット入力信号を備え、
前記衛星測位信号受信回路の各々は、前記外部リセット入力信号に基づいて前記基準時刻カウンタをリセットし、前記基準時刻カウンタのカウント時刻に基づいて前記リセット出力信号を出力する
請求項１記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項４】
前記衛星測位信号受信回路の各々は、前記同期制御インターフェースに代えて、１秒周期の矩形パルス信号を生成するパルスカウンタのカウント時刻に基づいて、前記衛星測位信号受信回路の基準時刻を計数する基準時刻カウンタをリセットすることにより、前記矩形パルス信号の時刻精度で同期させる
請求項１記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項５】
前記衛星情報伝送インターフェースは有線インターフェースである
請求項１記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項６】
前記衛星情報伝送インターフェースは有線のシリアルインターフェースである
請求項５記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項７】
前記衛星情報伝送インターフェースは無線インターフェースである
請求項１記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項８】
前記衛星測位信号受信回路のうち第１の周波数帯以外を受信する衛星測位信号受信回路は、前記第１の周波数帯を受信する衛星測位信号受信回路から得られる衛星観測情報を用いて衛星捕捉を行う
請求項１記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項９】
前記衛星測位信号受信回路の各々は、それぞれ独立にアンテナを備える
請求項１記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項１０】
第１および第２の衛星測位信号受信回路を具備する衛星測位信号受信装置であって、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、単一の周波数帯に対応して高周波信号をデジタル信号に変換する高周波処理部と、基準時刻を計数する基準時刻カウンタと、前記基準時刻に従って前記デジタル信号に基づいて衛星捕捉および衛星追尾を行うデジタル信号処理部とを備え、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタは、互いに同期して前記基準時刻を計数し、
前記第２の衛星測位信号受信回路は、前記第１の衛星測位信号受信回路とは異なる第２の周波数帯の衛星観測情報を取得して前記第１の衛星測位信号受信回路に供給し、
前記第１の衛星測位信号受信回路は、前記第２の衛星測位信号受信回路とは異なる第１の周波数帯の衛星観測情報を取得して、前記第２の衛星測位信号受信回路から供給された前記第２の周波数帯の衛星観測情報と併せて複数の周波数帯の衛星観測情報を用いた測位を行う
衛星測位信号受信装置。
【請求項１１】
前記第２の衛星測位信号受信回路のデジタル信号処理部は、前記第２の周波数帯のみに対応した回路構成である
請求項１０記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項１２】
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、１秒周期の矩形パルス信号を外部に出力するパルスカウンタをさらに備え、
前記第２の衛星測位信号受信回路の前記パルスカウンタは、前記第１の衛星測位信号受信回路の前記パルスカウンタによりリセットされ、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々において前記パルスカウンタに従って前記基準時刻カウンタをリセットすることにより、前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタを互いに同期させる
請求項１０記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項１３】
前記第１の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタは、前記基準時刻をリセットする基準時刻リセット信号を出力し、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタが前記基準時刻リセット信号に従って前記基準時刻カウンタをリセットすることにより、前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタを互いに同期させる
請求項１０記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項１４】
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、１秒周期の矩形パルス信号を外部に出力するパルスカウンタをさらに備え、
前記第２の衛星測位信号受信回路のデジタル信号処理部は、前記第２の周波数帯の衛星観測情報を用いて測位を行い、
前記第２の衛星測位信号受信回路の前記パルスカウンタは、前記第２の周波数帯の衛星観測情報を用いた測位結果に基づいて補正され、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々において前記パルスカウンタに従って前記基準時刻カウンタをリセットすることにより、前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタを互いに同期させる
請求項１０記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項１５】
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、前記第２の衛星測位信号受信回路から前記第１の衛星測位信号受信回路に前記第２の周波数帯の衛星観測情報を供給する無線インターフェースを備える
請求項１０記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項１６】
前記第１の衛星測位信号受信回路は、前記第１の周波数帯の衛星観測情報を前記第２の衛星測位信号受信回路に供給し、
前記第２の衛星測位信号受信回路は、前記第１の衛星測位信号受信回路から供給された前記第１の周波数帯の衛星観測情報を補正する衛星観測値補正部を備え、この補正結果に基づいて前記第２の周波数帯の衛星追尾を行う
請求項１０記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項１７】
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、前記高周波処理部に高周波信号を供給するアンテナをそれぞれ備える
請求項１０記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項１８】
前記高周波処理部と、前記基準時刻カウンタと、前記デジタル信号処理部とを備える第３の衛星測位信号受信回路をさらに具備し、
前記第１および第３の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタは、互いに同期して前記基準時刻を計数し、
前記第３の衛星測位信号受信回路は、前記第１の衛星測位信号受信回路とは異なる第３の周波数帯の衛星観測情報を取得して前記第１の衛星測位信号受信回路に供給し、
前記第１の衛星測位信号受信回路は、前記第３の衛星測位信号受信回路から供給された前記第３の周波数帯の衛星観測情報と併せて複数の周波数帯の衛星観測情報を用いた測位を行う
請求項１０記載の衛星測位信号受信装置。
【請求項１９】
単一の周波数帯に対応して高周波信号をデジタル信号に変換する高周波処理部と、
基準時刻に従って前記デジタル信号に基づいて衛星捕捉および衛星追尾を行うデジタル信号処理部と、
前記高周波処理部に対して順次異なる周波数帯の局部発振器信号を供給する第１の位相同期回路と、
前記第１の位相同期回路とは独立して前記高周波処理部のアナログ／デジタル変換器および前記デジタル信号処理部に対してクロック信号を供給する第２の位相同期回路と
を具備する衛星測位信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、衛星測位信号受信装置に関する。詳しくは、複数の周波数帯の衛星観測情報を用いて測位を行う衛星測位信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国のＧＰＳ（Global Positioning System）に代表される衛星測位システムは、今日、カーナビやスマートホン等に広く普及し、日常生活において、位置情報はより欠かせないものになってきている。米国のＧＰＳ以外にも日本のＱＺＳＳ、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ、中国のＢｅｉＤｏｕ、欧州のＧａｌｉｌｅｏなど、世界各国において、独自の衛星測位システムが規格化され、運用されている。それらの衛星測位システムは、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）と総称される。【０００３】
このような衛星測位システムにおける衛星測位信号を受信する受信装置（ＧＮＳＳ受信装置または衛星測位信号受信装置）は、単一の周波数帯のみに対応するものが普及しているが、２周波以上の周波数帯に対応できると様々な利点が得られる。例えば、２つの周波数帯の航法信号を受信して、複数の周波数で測定した各疑似距離に基づいて疑似距離真値を得る衛星航法装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５１５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術では、複数の周波数で疑似距離を測定することにより、疑似距離真値に混入する雑音成分を低減している。しかしながら、この従来技術では、複数の周波数帯についてそれぞれ独立にＲＦ回路（高周波回路）を設けており、同じ受信装置内で複数の周波数帯に対応した衛星捕捉および追尾回路を複数チャネル分、設けている。そのため、周波数帯の数に応じてＲＦ回路が増え、また、受信する衛星信号の数が増える分、衛星処理ユニットの数も増えてしまうという問題がある。さらに、衛星捕捉や衛星追尾、航法データ復号も新たな近代化ＧＮＳＳ信号に対応する必要があるため、衛星処理ユニットそのものの回路規模も大幅に増えてしまい、今後の多周波対応が困難になるという問題がある。【０００６】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、複数の周波数帯の衛星観測情報を用いて測位を行う衛星測位信号受信装置において、必要な周波数帯に応じて段階的に増設可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、単一の周波数帯に対応して衛星測位信号を受信して衛星観測情報を生成する衛星測位信号受信回路を少なくとも１つ具備する衛星測位信号受信装置であって、上記衛星測位信号受信回路の各々は、上記衛星測位信号受信回路の間で同期させるための同期制御インターフェースと、上記衛星測位信号受信回路の間で上記衛星観測情報を共有するための衛星情報伝送インターフェースとを備え、上記衛星観測情報に基づいて測位を行う衛星測位信号受信装置である。これにより、衛星測位信号受信回路の間で同期させて、衛星観測情報を共有するという作用をもたらす。【０００８】
また、この第１の側面において、上記同期制御インターフェースは、１秒周期の矩形パルス信号の出力信号と、上記矩形パルス信号を生成するパルスカウンタをリセットする外部リセット入力信号を備え、上記衛星測位信号受信回路の各々は、上記外部リセット入力信号に基づいて上記パルスカウンタをリセットし、上記衛星測位信号受信回路の基準時刻を計数する基準時刻カウンタを上記パルスカウンタのカウント時刻に基づいてリセットするようにしてもよい。これにより、パルスカウンタのカウント時刻に基づいて基準時刻カウンタをリセットするという作用をもたらす。【０００９】
また、この第１の側面において、上記同期制御インターフェースは、上記衛星測位信号受信回路の基準時刻を計数する基準時刻カウンタのリセット出力信号と、上記基準時刻カウンタに対する外部リセット入力信号を備え、上記衛星測位信号受信回路の各々は、上記外部リセット入力信号に基づいて上記基準時刻カウンタをリセットし、上記基準時刻カウンタのカウント時刻に基づいて上記リセット出力信号を出力するようにしてもよい。これにより、外部リセット入力信号に基づいて基準時刻カウンタをリセットするという作用をもたらす。【００１０】
また、この第１の側面において、上記衛星測位信号受信回路の各々は、上記同期制御インターフェースに代えて、１秒周期の矩形パルス信号を生成するパルスカウンタのカウント時刻に基づいて、上記衛星測位信号受信回路の基準時刻を計数する基準時刻カウンタをリセットすることにより、上記矩形パルス信号の時刻精度で同期させるようにしてもよい。これにより、同期制御インターフェースを設けることなく矩形パルス信号の時刻精度で同期させるという作用をもたらす。【００１１】
また、この第１の側面において、上記衛星情報伝送インターフェースは有線インターフェースであってもよい。また、この場合において、上記衛星情報伝送インターフェースは有線のシリアルインターフェースであってもよい。また、上記衛星情報伝送インターフェースは無線インターフェースであってもよい。【００１２】
また、この第１の側面において、上記衛星測位信号受信回路のうち第１の周波数帯以外を受信する衛星測位信号受信回路は、上記第１の周波数帯を受信する衛星測位信号受信回路から得られる衛星観測情報を用いて衛星捕捉を行うようにしてもよい。これにより、他の衛星測位信号受信回路から得られる衛星観測情報を用いて衛星捕捉を行うという作用をもたらす。【００１３】
また、この第１の側面において、上記衛星測位信号受信回路の各々は、それぞれ独立にアンテナを備えるようにしてもよい。これにより、ダイバーシティ効果やＧＮＳＳコンパスを実現するという作用をもたらす。【００１４】
また、本技術の第２の側面は、第１および第２の衛星測位信号受信回路を具備する衛星測位信号受信装置であって、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、単一の周波数帯に対応して高周波信号をデジタル信号に変換する高周波処理部と、基準時刻を計数する基準時刻カウンタと、上記基準時刻に従って上記デジタル信号に基づいて衛星捕捉および衛星追尾を行うデジタル信号処理部とを備え、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の上記基準時刻カウンタは、互いに同期して上記基準時刻を計数し、上記第２の衛星測位信号受信回路は、上記第１の衛星測位信号受信回路とは異なる第２の周波数帯の衛星観測情報を取得して上記第１の衛星測位信号受信回路に供給し、上記第１の衛星測位信号受信回路は、上記第２の衛星測位信号受信回路とは異なる第１の周波数帯の衛星観測情報を取得して、上記第２の衛星測位信号受信回路から供給された上記第２の周波数帯の衛星観測情報と併せて複数の周波数帯の衛星観測情報を用いた測位を行う衛星測位信号受信装置である。これにより、複数の衛星測位信号受信回路によって取得された複数の衛星観測情報を用いた測位を行うという作用をもたらす。【００１５】
また、この第２の側面において、上記第２の衛星測位信号受信回路のデジタル信号処理部は、上記第２の周波数帯のみに対応した回路構成であってもよい。これにより、第２の衛星測位信号受信回路を簡易化させるという作用をもたらす。【００１６】
また、この第２の側面において、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、１秒周期の矩形パルス信号を外部に出力するパルスカウンタをさらに備え、上記第２の衛星測位信号受信回路の上記パルスカウンタは、上記第１の衛星測位信号受信回路の上記パルスカウンタによりリセットされ、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々において上記パルスカウンタに従って上記基準時刻カウンタをリセットすることにより、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の上記基準時刻カウンタを互いに同期させるようにしてもよい。【００１７】
また、この第２の側面において、上記第１の衛星測位信号受信回路の上記基準時刻カウンタは、上記基準時刻をリセットする基準時刻リセット信号を出力し、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の上記基準時刻カウンタが上記基準時刻リセット信号に従って上記基準時刻カウンタをリセットすることにより、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の上記基準時刻カウンタを互いに同期させるようにしてもよい。【００１８】
また、この第２の側面において、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、１秒周期の矩形パルス信号を外部に出力するパルスカウンタをさらに備え、上記第２の衛星測位信号受信回路のデジタル信号処理部は、上記第２の周波数帯の衛星観測情報を用いて測位を行い、上記第２の衛星測位信号受信回路の上記パルスカウンタは、上記第２の周波数帯の衛星観測情報を用いた測位結果に基づいて補正され、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々において上記パルスカウンタに従って上記基準時刻カウンタをリセットすることにより、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の上記基準時刻カウンタを互いに同期させるようにしてもよい。【００１９】
また、この第２の側面において、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、上記第２の衛星測位信号受信回路から上記第１の衛星測位信号受信回路に上記第２の周波数帯の衛星観測情報を供給する無線インターフェースを備えるようにしてもよい。これにより、第１および第２の衛星測位信号受信回路の間の配線を減らすという作用をもたらす。【００２０】
また、この第２の側面において、上記第１の衛星測位信号受信回路は、上記第１の周波数帯の衛星観測情報を上記第２の衛星測位信号受信回路に供給し、上記第２の衛星測位信号受信回路は、上記第１の衛星測位信号受信回路から供給された上記第１の周波数帯の衛星観測情報を補正する衛星観測値補正部を備え、この補正結果に基づいて上記第２の周波数帯の衛星追尾を行うようにしてもよい。これにより、衛星捕捉に要する回路を簡易化させるという作用をもたらす。【００２１】
また、この第２の側面において、上記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、上記高周波処理部に高周波信号を供給するアンテナをそれぞれ備えてもよい。これにより、第１および第２の衛星測位信号受信回路のアンテナを独立させて、ダイバーシティ効果やＧＮＳＳコンパスを実現するという作用をもたらす。【００２２】
また、この第２の側面において、上記高周波処理部と、上記基準時刻カウンタと、上記デジタル信号処理部とを備える第３の衛星測位信号受信回路をさらに具備し、上記第１および第３の衛星測位信号受信回路の上記基準時刻カウンタは、互いに同期して上記基準時刻を計数し、上記第３の衛星測位信号受信回路は、上記第１の衛星測位信号受信回路とは異なる第３の周波数帯の衛星観測情報を取得して上記第１の衛星測位信号受信回路に供給し、上記第１の衛星測位信号受信回路は、上記第３の衛星測位信号受信回路から供給された上記第３の周波数帯の衛星観測情報と併せて複数の周波数帯の衛星観測情報を用いた測位を行うようにしてもよい。これにより、同時に取得される衛星観測情報をさらに増やすという作用をもたらす。【００２３】
また、本技術の第３の側面は、単一の周波数帯に対応して高周波信号をデジタル信号に変換する高周波処理部と、基準時刻に従って上記デジタル信号に基づいて衛星捕捉および衛星追尾を行うデジタル信号処理部と、上記高周波処理部に対して順次異なる周波数帯の局部発振器信号を供給する第１の位相同期回路と、上記第１の位相同期回路とは独立して上記高周波処理部のアナログ／デジタル変換器および上記デジタル信号処理部に対してクロック信号を供給する第２の位相同期回路とを具備する衛星測位信号受信装置である。これにより、単一の周波数帯に対応する高周波処理部およびデジタル信号処理部の周波数帯を順次切り替えて複数の周波数帯の衛星観測情報を取得するという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００２４】
本技術によれば、複数の周波数帯の衛星観測情報を用いて測位を行う衛星測位信号受信装置において、必要な周波数帯に応じて段階的に増設可能にすることができるという優れた効果を奏し得る。これにより、アプリケーション毎に回路コストや消費電力を最適化することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本技術の第１の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【図２】本技術の実施の形態における衛星追尾部１３２の構成例を示す図である。
【図３】本技術の第２の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【図４】本技術の第３の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【図５】本技術の第４の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【図６】本技術の第５の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【図７】本技術の第６の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【図８】本技術の第７の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【図９】本技術の第８の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【図１０】本技術の第９の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（ＰＰＳカウンタによって受信機基準時刻カウンタをリセットする例）
２．第２の実施の形態（スレーブをＬ１専用にした例）
３．第３の実施の形態（受信機基準時刻カウンタが直接リセットされる例）
４．第４の実施の形態（スレーブでも測位計算を行ってスレーブ自身のＰＰＳカウンタを補正する例）
５．第５の実施の形態（スレーブからマスターへのデータ伝送を無線で行う例）
６．第６の実施の形態（衛星捕捉をＬ１についてのみ行い、Ｌ２とＬ５については予測する例）
７．第７の実施の形態（ダイバシティアンテナまたはＧＮＳＳコンパスの例）
８．第８の実施の形態（３周波対応の例）
９．第９の実施の形態（スレーブを削除した例）
【００２７】
＜１．第１の実施の形態＞
［衛星測位信号受信装置の構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【００２８】
衛星測位信号受信装置は、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）における衛星測位信号を受信する受信装置である。ＧＮＳＳでは、複数の周波数帯（周波数バンド）に異なる信号規格が割り当てられている。例えば、ＧＰＳでは、Ｌ１（１５７５．４２ＭＨｚ）、Ｌ２（１２２７．６０ＭＨｚ）、Ｌ５（１１７６．４５ＭＨｚ）等の周波数帯が用いられている。これら２周波以上の周波数帯に対応した場合、以下のような利点が得られる。
【００２９】
第１に、電離層遅延補正による位置精度改善が得られる。すなわち、電離層遅延は搬送波周波数に依存するため、２周波以上の信号観測により、電離層遅延の推定と補正が可能となり、電離層に起因する位置誤差を低減できる。
【００３０】
第２に、ＲＴＫ（Real Time Kinematic）やＰＰＰ（Precise Point Positioning）の初期化時間短縮が得られる。ＲＴＫおよびＰＰＰは、衛星/受信機間の測距に搬送波位相を用いることにより数センチメートル程度の非常に高精度な測位を実現する技術である。いずれも搬送波位相の整数部の不確定性に起因するアンビギュイティの課題がある。整数部を確定させることを初期化というが、２周波以上の観測値を用いることにより、この初期化に要する時間を大幅に短縮することができる。このため、一般的にＲＴＫやＰＰＰでは２周波以上が必要と言われている。
【００３１】
第３に妨害耐性の向上が得られる。すなわち、周波数ダイバーシティの効果により、機器内および機器外の双方より発生する干渉波や意図的な妨害波に対する耐性が向上する。
【００３２】
第４に、近代化ＧＮＳＳ信号による位置精度、マルチパス耐性、感度の向上が得られる。今後、数年のうちに対応する衛星が整備されて、サービス運用が本格化する予定のＬ５／Ｅ５の周波数バンドは、近代化ＧＮＳＳとも呼ばれ、チップレートの広帯域化やパイロットチャネルの導入により、位置精度の改善やマルチパス耐性の向上、受信感度の向上が見込める。
【００３３】
そのため、本技術の実施の形態においては、複数の周波数帯の衛星観測情報を用いて測位を行うことを想定する。この第１の実施の形態における衛星測位信号受信装置は、２台のＧＮＳＳ受信回路を備える。一方はマスターとして機能するＧＮＳＳ受信回路１００であり、他方はスレーブとして機能するＧＮＳＳ受信回路２００である。ＧＮＳＳ受信回路１００および２００はそれぞれ異なる１周波のみに対応し、１周波対応のＲＦ回路１１０または２１０と、デジタル信号処理部１２０または２２０とを備える。衛星測位信号受信装置全体として、Ｌ１とＬ２の２周波、または、Ｌ１とＬ５の２周波に対応した受信を行う。ＧＮＳＳ受信回路１００および２００はどちらも同じ回路であり、その役割によって、内部の動作のみが異なる。したがって、以下では主にＧＮＳＳ受信回路１００の内部構成について説明し、必要に応じてＧＮＳＳ受信回路２００の内部構成についても言及する。なお、ＧＮＳＳ受信回路１００および２００は、特許請求の範囲に記載の衛星測位信号受信回路の一例である。
【００３４】
これらＧＮＳＳ受信回路１００および２００は、アンテナ１０およびＴＣＸＯ２０を共有する。アンテナ１０は、衛星測位信号を受信するアンテナである。このアンテナ１０によって受信された衛星測位信号は、後述するＧＮＳＳ受信回路１００および２００のＲＦ回路に入力される。ＴＣＸＯ２０は、温度補償型水晶発振器（Temperature Compensated Crystal Oscillator）である。このＴＣＸＯ２０による発振信号は、後述するＧＮＳＳ受信回路１００および２００のＰＬＬに供給される。
【００３５】
ＧＮＳＳ受信回路１００は、ＲＦ回路１１０と、デジタル信号処理部１２０とを備える。ＲＦ回路１１０は、アンテナ１０から入力されるＲＦ（Radio Frequency：高周波）信号を受信して、デジタル信号としてデジタル信号処理部１２０に供給するものである。デジタル信号処理部１２０は、ＲＦ回路１１０から供給されたデジタル信号に基づいて衛星捕捉および衛星追尾などを行うものである。なお、ＲＦ回路１１０は、特許請求の範囲に記載の高周波処理部の一例である。
【００３６】
ＲＦ回路１１０としてはＬ１／Ｌ２／Ｌ５帯のいずれか１周波のみに対応するものを用いる。これにより、回路構成の簡易化を図る。このＲＦ回路１１０は、ＬＮＡ１１１と、ＰＬＬ１１２と、ＭＩＸ１１３と、ＬＰＦ１１４と、ＡＧＣ１１５と、ＡＤＣ１１６とを備える。
【００３７】
ＬＮＡ１１１は、アンテナ１０から入力されるＲＦ信号を増幅する増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）である。ＰＬＬ１１２は、ＴＣＸＯ２０の基準周波数を逓倍して、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ５帯の局部発振信号、ＡＤＣクロック、および、ＤＳＰクロックを生成する位相同期回路（ＰＬＬ：Phase Locked Loop）である。局部発振信号はＭＩＸ１１３に供給され、ＡＤＣクロックはＡＤＣ１１６に供給され、ＤＳＰクロックはデジタル信号処理部１２０に供給される。
【００３８】
ＭＩＸ１１３は、ＰＬＬ１１２から供給されたＬ１／Ｌ２／Ｌ５帯の局部発振信号を用いて、増幅されたＲＦ信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンするミキサー回路である。ＬＰＦ１１４は、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ５帯のＩＦ信号に対してそれぞれ、着目信号帯域外の雑音を抑圧するローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）である。ＡＧＣ１１５は、ＬＰＦ１１４の出力を振幅調整する回路（ＡＧＣ：Auto Gain Control）である。
【００３９】
ＡＤＣ１１６は、ＡＧＣ１１５の出力をサンプリングしてアナログＩＦ信号からデジタルＩＦ信号に変換するＡ／Ｄ変換器（Analog-to-Digital Converter）である。このＡＤＣ１１６のサンプリングクロックは、ＰＬＬ１１２からＡＤＣクロックとして供給される。
【００４０】
デジタル信号処理部１２０は、デジタルフロントエンド１２１、衛星処理ユニット１３０、測位計算部１２２、ＰＰＳ補正部１２３、ＰＰＳカウンタ１２４、受信機基準時刻カウンタ１２５、シリアルインターフェース１２８および１２９を備える。
【００４１】
デジタルフロントエンド１２１は、ＲＦ回路１１０から入力されるＬ１／Ｌ２／Ｌ５帯のデジタルＩＦ信号に対する前段の処理を行うものである。すなわち、このデジタルフロントエンド１２１は、ベースバンド信号へのダウンコンバージョン、ローパスフィルタによる衛星信号帯域外の雑音抑圧を行い、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ５帯のベースバンド信号を出力する。
【００４２】
衛星処理ユニット１３０は、１衛星単位に設けられ、入力されるＬ１／Ｌ２／Ｌ５帯のベースバンド信号のうちいずれかの信号に対して、衛星信号の捕捉、追尾、航法データの復号、衛星観測値の取得を行うものである。この衛星処理ユニット１３０に対しては、順次、捕捉対象の衛星ＩＤが割り当てられ、その衛星の航法データや衛星観測値が取得される。従来技術においては一般に衛星数と周波数帯の数とを乗算した数に相当する衛星処理ユニットが必要になるが、この実施の形態においては、１周波のみに限定することにより、衛星処理ユニットの数を削減することができる。この衛星処理ユニット１３０の各々は、衛星捕捉部１３１と、衛星追尾部１３２と、衛星観測値取得部１３３と、航法データ復号器１３４とを備える。
【００４３】
衛星捕捉部１３１は、入力されるベースバンド信号と衛星固有コード系列との相関検出に基づいて衛星信号の捕捉を行い、捕捉結果として、相関値が最大となる搬送波周波数オフセットおよびコード位相を出力するものである。
【００４４】
衛星追尾部１３２は、主に衛星固有コードとの相関処理、コードタイミング同期、搬送波同期、航法データに対するビット同期、プリアンブル同期を行い、衛星時刻をベースバンド信号のサンプリング周期の精度で再生するものである。この衛星追尾部１３２の詳細構成例については後述する。
【００４５】
衛星観測値取得部１３３は、衛星追尾部１３２から出力された衛星観測値を取得するものである。この衛星観測値取得部１３３は、受信機基準時刻カウンタ１２５から供給されるラッチパルスに従って衛星追尾部１３２から出力される全衛星処理ユニットの衛星観測値を同一クロックで一斉に取得する。
【００４６】
航法データ復号器１３４は、衛星追尾部１３２から出力された、衛星時刻との同期がとれた復調信号を、航法データに復号するものである。
【００４７】
ＰＰＳカウンタ１２４は、ＧＮＳＳ時刻に同期した１秒の周期をクロック周期の精度でカウントするカウンタである。このＰＰＳカウンタ１２４は、１秒周期の矩形パルス信号（１ＰＰＳ（Pulse Per Second））を外部に出力する。この１ＰＰＳの出力は、時刻同期のために、外部の通信モジュール等において使用される。また、このＰＰＳカウンタ１２４は、外部リセット入力によりリセットすることができるようになっている。
【００４８】
ＧＮＳＳ受信回路１００の１ＰＰＳ出力は、外部への出力１０８に加えて、ＧＮＳＳ受信回路２００のＰＰＳカウンタ２２４の外部リセットにも接続されている。したがって、ＧＮＳＳ受信回路２００のＰＰＳカウンタ２２４は、ＧＮＳＳ受信回路１００の１ＰＰＳの立ち上がりでリセットされる。これにより、双方のＰＰＳカウンタ１２４および２２４は同期化される。
【００４９】
上述のように、ＧＮＳＳ受信回路１００および２００は、ともに同一のＴＣＸＯ２０を基準周波数としてＤＳＰクロックが生成されるため、両者のクロックは１クロック未満の精度で同期しており、両者のＰＰＳカウンタ１２４および２２４も１クロック未満の精度で同期化される。
【００５０】
ＰＰＳ補正部１２３は、上述の測位計算によって得られた時刻情報やＴＣＸＯ周波数オフセットを用いて、ＴＣＸＯ周波数オフセットに起因するＰＰＳカウンタ１２４の１秒周期や位相のゆらぎを補正するものである。
【００５１】
受信機基準時刻カウンタ１２５は、受信機（ＧＮＳＳ受信回路１００）の基準時刻を計数するカウンタである。この受信機基準時刻カウンタ１２５は、デジタル信号処理部１２０に電源およびクロックの供給が開始された以降、供給されるクロックの周期で延々と自走する。この受信機基準時刻カウンタ１２５は、衛星捕捉、追尾における処理タイミングやコード位相検出の基準カウンタとなるほか、疑似距離計算にも使用される。
【００５２】
また、この受信機基準時刻カウンタ１２５は、衛星観測値取得部１３３において衛星観測値を取得する際のタイミングを供給するラッチパルスも生成する。衛星観測値を毎秒の測位計算に使用するため、ラッチパルスは１秒以下の固定周期で生成される。
【００５３】
なお、受信機基準時刻カウンタ１２５は、特許請求の範囲に記載の基準時刻カウンタの一例である。
【００５４】
ＧＮＳＳ受信回路１００および２００の双方の受信機基準時刻カウンタ１２５および２２５は、それぞれＰＰＳカウンタ１２４または２２４が所定カウントになったタイミングで、電源投入後に一度だけリセットできるようになっている。受信機基準時刻カウンタ１２５および２２５は自走カウンタであるため、同時に一度リセットされれば、それ以降は、同じカウントを刻み続けることになる。したがって、両者の受信機基準時刻は、ＰＰＳカウンタ１２４および２２４と同様に、１クロック未満の精度で同期化される。
【００５５】
このように、ＧＮＳＳ受信回路１００および２００の双方の受信機基準時刻が同期化されることにより、双方の衛星観測値の取得タイミングも同期化され、同時刻における２周波の衛星観測値を取得することができる。
【００５６】
シリアルインターフェース１２９は、測位計算より得られた受信機の時刻、位置、速度を、外部のホストコンピュータや通信モジュール等に出力するものである。このシリアルインターフェース１２９は、一般的なＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）等により実現される。
【００５７】
１ＰＰＳ出力１０８、測位計算部１２２、ＰＰＳ補正部１２３、および、シリアルインターフェース１２９の機能は、マスターであるＧＮＳＳ受信回路１００に集約される。したがって、スレーブであるＧＮＳＳ受信回路２００の１ＰＰＳ出力２０８、測位計算部２２２、ＰＰＳ補正部２２３、および、シリアルインターフェース２２９は無効化される。図における網掛けのブロックおよび点線の信号線は、それらの機能や信号が無効であり、活性化していないことを示している。
【００５８】
この実施の形態では、２周波の割り当て例として、マスターがＬ１信号、スレーブがＬ２／Ｌ５信号の衛星捕捉や衛星追尾を行う例を示す。これはあくまでも一例であり、割り当てを逆にしたとしても同様に２周波測位を実現することができる。
【００５９】
ＧＮＳＳ受信回路２００のＬ２／Ｌ５の航法データや衛星観測値は、シリアルインターフェース２２８を介して、ＧＮＳＳ受信回路１００に転送される。ＧＮＳＳ受信回路１００では、測位結果を出力するシリアルインターフェース１２９とは別のシリアルインターフェース１２８を介して、Ｌ２／Ｌ５の航法データおよび衛星観測値を受信し、測位計算部１２２に入力する。
【００６０】
測位計算部１２２は、衛星処理ユニット１３０により得られた航法データ、および、衛星観測値を入力として、測位計算を行い、受信機（ＧＮＳＳ受信回路１００）の時刻、位置、速度、ＴＣＸＯ２０の周波数オフセットを出力するものである。ＧＮＳＳ受信回路１００の測位計算部１２２は、自身で取得したＬ１の航法データおよび衛星観測値と、ＧＮＳＳ受信回路２００から転送されたＬ２／Ｌ５の航法データおよび衛星観測値とを用いて測位計算を行う。すなわち、測位計算部１２２は、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ５のいずれか１つを用いた単周波測位、Ｌ１とＬ２を用いた２周波測位、および、Ｌ１とＬ５を用いた２周波測位のいずれかの測位計算を行う。
【００６１】
ここで、航法データより求められる衛星位置と衛星観測値に含まれる疑似距離により、３衛星以上のデータがあれば、３辺測量の原理で受信機位置（緯度、経度、高度）を求めることができる。実際には、受信機の時刻誤差も未知数となるため、４衛星以上のデータを用いた連立方程式を解くことにより、ＧＮＳＳ時刻に同期した正確な受信機時刻と受信機位置を同時に求めることができる。
【００６２】
同様に、航法データより求められる衛星速度と衛星観測値に含まれる搬送波周波数オフセットにより、４衛星以上のデータを用いた連立方程式を解くことにより、受信機の速度とＴＣＸＯ２０の周波数オフセットを求めることができる。
【００６３】
［衛星追尾部の構成］
図２は、本技術の実施の形態における衛星追尾部１３２の構成例を示す図である。
【００６４】
衛星追尾部１３２は、主に、衛星固有コードとの相関処理、コードタイミング同期、搬送波同期、航法データに対するビット同期、プリアンブル同期を行い、衛星時刻をベースバンド信号のサンプリング周期の精度で再生する。
【００６５】
疑似距離計算部６６０では、衛星時刻カウンタ６５０の衛星時刻と受信機基準時刻カウンタ１２５の受信機基準時刻の１秒以下の桁のカウンタ差分を取ることにより、衛星信号の伝搬時間が推定される。そして、この推定された衛星信号の伝搬時間に光速を乗じることにより、衛星・受信機間の伝搬距離が推定される。ここで推定される伝搬距離は、実際の幾何学距離と比べて、受信機のＴＣＸＯ周波数オフセットや回路遅延による誤差、電離層や対流圏、マルチパス等による誤差を含んでいるため、疑似距離と呼ばれる。これらの誤差要因は上述の測位計算によって、極力排除され、受信機位置が算出される。
【００６６】
一方、衛星時刻との同期がとれた復調信号は後段の航法データ復号器１３４に入力され、航法データが復号される。
【００６７】
コードタイミング同期は、拡散符号変調のタイミング（位相）に同期させるための処理である。このコードタイミング同期は、タイミング誤差検出器６２１、コード同期ループフィルタ６２２、コード同期ＮＣＯ（Numerically Controlled Oscillator）６２３、コード生成器６２４、および、相関器６１３により実現される。ここでは、衛星捕捉結果のコード位相を初期値として、コードのタイミング誤差がゼロに収束するようなフィードバックループが形成され、コードタイミングの同期が行われる。
【００６８】
また、搬送波同期は、搬送波（キャリア）に同期させるための処理である。この搬送波同期は、搬送波誤差検出器（搬送波周波数および位相の誤差検出器）６３１、搬送波同期ループフィルタ６３２、搬送波同期ＮＣＯ６３３、および、ベースバンド信号との乗算器６１２により実現される。ここでは、衛星捕捉結果の搬送波周波数オフセットを初期値として、搬送波誤差がゼロに収束するようなフィードバックループが形成され、搬送波の同期が行われる。この搬送波同期により、搬送波の周波数オフセットおよび位相が求められ、上述の疑似距離を併せたものが衛星観測値として出力される。
【００６９】
ビット同期は、ビット同期部６４１により行われる。また、プリアンブル同期は、プリアンブル同期部６４２により行われる。
【００７０】
［効果］
このように、本技術の第１の実施の形態によれば、１周波のみに対応したＧＮＳＳ受信回路１００および２００を連接させることにより、２周波測位を実現することが可能となる。これにより、衛星測位信号受信装置の柔軟な設計が可能となる。例えば、単周波測位のみで十分なアプリケーションに対しては、１つの１周波対応受信回路のみで受信装置を構成することができる。また、２周波測位による高精度が求められるアプリケーションに対しては、２つの１周波対応受信回路より受信装置を構成することができる。これにより、アプリケーション毎に回路コストや消費電力をよりスケーラブルに最適化することが可能となる。
【００７１】
＜２．第２の実施の形態＞
図３は、本技術の第２の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【００７２】
この第２の実施の形態では、上述の第１の実施の形態と比べて、スレーブのＧＮＳＳ受信回路２００がＬ１のみの１周波対応になっている点のみが異なる。すなわち、衛星捕捉部２３１および衛星追尾部２３２がＬ１のみの１周波対応になっており、ＧＮＳＳ受信回路２００からＧＮＳＳ受信回路１００にはＬ１の航法データおよび衛星観測値が転送される。
【００７３】
このように、本技術の第２の実施の形態によれば、ＧＮＳＳ受信回路２００をＬ１のみの１周波対応とすることにより、上述の第１の実施の形態よりも更に衛星測位信号受信装置全体の回路コストや消費電力を抑えることが可能となる。このとき、上述の第１の実施の形態と比べて、ＧＮＳＳ受信回路の種類が増えるものの、現在最も普及しているＬ１のみの単周波測位で十分なアプリケーションに対する選択肢を増やすことができる。そのため、アプリケーション毎の回路コストや、消費電力のスケーラビリティを更に改善することができる。
【００７４】
＜３．第３の実施の形態＞
図４は、本技術の第３の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【００７５】
この第３の実施の形態では、上述の第１の実施の形態と比べて、ＰＰＳカウンタ１２４または２２４を介さずに、直接、受信機基準時刻カウンタ１２５および２２５を同期できるようになっている点のみが異なる。
【００７６】
ＰＰＳカウンタ１２４または２２４の外部リセットや、ＰＰＳカウンタ１２４または２２４から受信機基準時刻カウンタ１２５または２２５へのリセットは削除されている。それらに代えて、受信機基準時刻カウンタ１２５および２２５に対する外部リセット入力、および、リセット出力が追加されている。すなわち、受信機基準時刻カウンタ１２５および２２５には、所定カウントのタイミングでリセット信号を１度だけ出力する機能と、外部リセットの入力をトリガとして自身のカウンタをリセットする機能とが追加される。
【００７７】
受信機基準時刻カウンタ１２５から出力されるリセット信号を、受信機基準時刻カウンタ２２５の外部リセットに入力する。また、受信機基準時刻カウンタ１２５はリセット信号を自身の外部リセット信号にループバックする。これにより、受信機基準時刻カウンタ１２５および２２５が同時にリセットさせることになり、両者の受信機基準時刻を同期させることができる。
【００７８】
この第３の実施の形態は、ＧＮＳＳ受信回路１００および２００の双方の受信機時刻を同期させる方法の別形態であり、その他、実現される機能や効果は、上述の第１の実施の形態と同様である。
【００７９】
＜４．第４の実施の形態＞
図５は、本技術の第４の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【００８０】
この第４の実施の形態では、上述の第１の実施の形態と比べて、ＧＮＳＳ受信回路１００の１ＰＰＳをトリガとするマスター・スレーブ間のＰＰＳカウンタの同期機構が無くなっている点が異なる。それに代えて、ＧＮＳＳ受信回路２００においてもＬ２／Ｌ５の測位計算を行って、ＧＮＳＳ受信回路２００自身のＰＰＳカウンタ２２４の補正を行う。これにより、ＧＮＳＳ受信回路１００および２００が、それぞれのＰＰＳカウンタ１２４または２２４に基づいて、受信機基準時刻を同期させる。
【００８１】
この場合、ＧＮＳＳ受信回路１００および２００の双方の測位計算が完了し、１ＰＰＳの時刻精度が十分に安定するまで、受信機基準時刻の同期や２周波測位を待たせる必要がある。その一方で、ＰＰＳカウンタ１２４および２２４の外部リセット端子や、ＧＮＳＳ受信回路１００および２００の間の１ＰＰＳの配線を無くすことができる。すなわち、レイアウトの観点で、余計なインターフェースを設ける必要がないという利点がある。
【００８２】
＜５．第５の実施の形態＞
図６は、本技術の第５の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【００８３】
この第５の実施の形態では、上述の第４の実施の形態と比べて、ＧＮＳＳ受信回路２００からＧＮＳＳ受信回路１００へのデータ伝送を、有線ではなく無線により行う点が異なる。このため、この第５の実施の形態では、シリアルインターフェース１２８または２２８の先に、無線インターフェース１２６または２２６、および、無線伝送用のアンテナ３１または３２が追加されている。
【００８４】
この第５の実施の形態では、無線を用いることにより、更にマスター・スレーブ間の配線を減らすことができ、ＧＮＳＳ受信回路１００および２００のレイアウトに対する柔軟性を高めることができる。
【００８５】
＜６．第６の実施の形態＞
図７は、本技術の第６の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【００８６】
この第６の実施の形態では、上述の第１の実施の形態と比べて、以下の点が異なる。まず、衛星処理ユニット１３０において衛星捕捉部１３１がＬ１のみの対応となっている。また、衛星処理ユニット２３０において周波数・遅延補正部２３５が追加されている。また、衛星処理ユニット１３０において衛星観測値取得部１３３が衛星観測値を取得した受信機基準時刻（ラッチ時刻）も保持するようになっている。また、シリアルインターフェース１２８および２２８を介して、ＧＮＳＳ受信回路１００で取得したＬ１の衛星観測値とラッチ時刻が、ＧＮＳＳ受信回路２００に転送されている。
【００８７】
Ｌ２やＬ５の伝送フレームがＬ１の伝送フレームに同期していることを利用して、Ｌ１の衛星追尾結果を用いて、Ｌ２やＬ５の衛星捕捉を行う方式が知られている。このような方式を用いれば、Ｌ１と比べてコード系列長が１０倍となるＬ２やコード系列長およびコード帯域が１０倍となるＬ５に対する単独での衛星捕捉に対応する必要がなくなるため、Ｌ２／Ｌ５による衛星捕捉の回路規模増や消費電力増を避けることができる。この第６の実施の形態は、そのようなＬ１アシストを用いたＬ２／Ｌ５衛星捕捉を可能とする例である。
【００８８】
ＧＮＳＳ受信回路１００で取得したＬ１の衛星観測値とラッチ時刻は、ＧＮＳＳ受信回路２００の周波数・遅延補正部２３５に入力され、Ｌ１とＬ２／Ｌ５の搬送波周波数の違いやラッチ時刻からの経過時間を考慮した衛星観測値の補正が行われる。補正後の衛星観測値よりＬ２／Ｌ５の衛星捕捉情報（搬送波周波数オフセットおよびコード位相）が予測できるため、この予測値を用いて、Ｌ２／Ｌ５の衛星追尾が可能となる。
【００８９】
具体的には、以下のような手順で衛星観測値を補正し、Ｌ２／Ｌ５衛星捕捉情報を予測する。まず、ラッチ時刻からの経過時間が十分小さく、経過時間内のドップラー周波数変化が無視できる場合には、Ｌ１の搬送波周波数をｆＬ１、Ｌ２／Ｌ５の搬送波周波数をｆＬｘ、衛星観測値に含まれるＬ１の搬送波周波数オフセットをΔｆＬ１として、Ｌ２／Ｌ５搬送波周波数オフセットの予測値ΔｆＬｘは、次式のように算出される。
ΔｆＬｘ＝ΔｆＬ１×ｆＬｘ／ｆＬ１
【００９０】
一方、経過時間内のドップラー周波数変化が無視できない場合には、連続する複数サンプルの衛星観測値より搬送波周波数オフセットの変化率ＲｆＬ１を求める。そして、ラッチ時刻から衛星追尾を開始する受信機基準時刻までの経過時間をΔtとすると、ΔｆＬｘは、次式により算出される。
ΔｆＬｘ＝（ΔｆＬ１＋ ＲｆＬ１・Δt)×ｆＬｘ／ｆＬ１
【００９１】
また、衛星観測値に含まれる疑似距離からラッチ時の衛星時刻を復元することにより、Ｌ１のビット境界やサブフレーム境界が求められる。そして、これに同期しているＬ２／Ｌ５の伝送フレームの位相を経過時間分、進めることにより、Ｌ２／Ｌ５のコード位相の予測値を求めることができる。
【００９２】
このように、本技術の第６の実施の形態によれば、Ｌ１の衛星観測値を用いてＬ２／Ｌ５の衛星追尾を行うことができるため、Ｌ２／Ｌ５の単独捕捉に対応することによる衛星捕捉の回路規模増を避けることができ、更に回路コストを低減することが可能となる。
【００９３】
＜７．第７の実施の形態＞
図８は、本技術の第７の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【００９４】
この第７の実施の形態では、上述の第１の実施の形態と比べて、ＧＮＳＳ受信回路１００のアンテナ１１とＧＮＳＳ受信回路２００のアンテナ１２とを別々に設けた点が異なる。
【００９５】
アンテナ１１および１２を搬送波の１波長以上離して配置すれば、空間的な相関がなくなり、ダイバーシティ効果を得ることができる。すなわち、ＧＮＳＳ受信回路１００および２００において異なるアンテナ１１および１２からＬ１／Ｌ２／Ｌ５のいずれか同じ周波数バンドの衛星信号を捕捉および追尾し、両者のうちでより復調品質の優れた衛星観測値を選択して、測位計算に用いる。これにより、より安定した単周波測位性能を実現することができる。
【００９６】
また、２つのアンテナ１１および１２を一定距離だけ離して配置して基線ベクトルを構成することにより、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ５のいずれかの単周波を用いたＧＮＳＳコンパスとして応用することも可能である。ＧＮＳＳコンパスとは、ＲＴＫの原理を応用した搬送波測位技術であり、これにより基線ベクトルの方位を高精度に求めることができる。
【００９７】
＜８．第８の実施の形態＞
図９は、本技術の第８の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【００９８】
この第８の実施の形態では、上述の第１の実施の形態と比べて、３周波に対応するため、第２のスレーブとして１周波対応ＧＮＳＳ受信回路３００がもう一つ追加されている点が異なる。そして、ＧＮＳＳ受信回路３００からのデータも受け取れるよう、ＧＮＳＳ受信回路１００にシリアルインターフェース１２７がもう１つ追加されている点が異なる。
【００９９】
３周波の割り当て例として、ＧＮＳＳ受信回路１００（マスター）にＬ１、ＧＮＳＳ受信回路２００（第１のスレーブ）にＬ２、ＧＮＳＳ受信回路３００（第２のスレーブ）にＬ５を割り当てたときの例を示している。
【０１００】
ＧＮＳＳ受信回路１００は、ＧＮＳＳ受信回路３００に対しても１ＰＰＳを外部リセットとして接続することにより、ＧＮＳＳ受信回路３００とも同期をとることができる。また、ＧＮＳＳ受信回路１００は、自身で取得したＬ１の航法データおよび衛星観測値と、ＧＮＳＳ受信回路２００より伝送されるＬ２の航法データおよび衛星観測値と、ＧＮＳＳ受信回路３００より伝送されるＬ５の航法データおよび衛星観測値とを利用する。これにより、測位計算部１２２では、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ５の３周波を用いた測位計算も行えるようになる。
【０１０１】
３周波に対応することにより、２周波よりも更に周波数ダイバーシティの効果を高めることができ、妨害に対する耐性向上やより安定した測位性能を実現することができる。また、ＲＴＫ／ＰＰＰに適用する場合には、２周波と比べて更に初期化時間を早めることが可能となる。
【０１０２】
＜９．第９の実施の形態＞
図１０は、本技術の第９の実施の形態における衛星測位信号受信装置の構成例を示す図である。
【０１０３】
この第９の実施の形態では、上述の第１の実施の形態と比べて、ＧＮＳＳ受信回路がマスターのみ（ＧＮＳＳ受信回路１００のみ）となり、マスター・スレーブ間のインターフェースが削除されている。そして、マスター・スレーブ間の同期が不要なことから、ＰＰＳカウンタ１２４から受信機基準時刻カウンタ１２５へのリセット信号が設けられていない。また、ＲＦ回路１１０において、ＡＤＣクロックおよびＤＳＰクロックを生成するためのＰＬＬ１１８が、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ５帯の局部発振信号を生成するためのＰＬＬ１１７とは独立に設けられている。
【０１０４】
このような構成において、第９の実施の形態の衛星測位信号受信装置では、Ｌ１衛星とＬ２／Ｌ５衛星の捕捉および追尾をシーケンシャルに切り替えて行う。
【０１０５】
ＲＦ回路１１０では、ＰＬＬ１１７および１１８を、それぞれ局部発振信号の生成とクロック生成とに対応して独立に設けることにより、局部発振周波数の切り替えに依らず、デジタルクロックに対する同期の連続性を維持することができる。なお、ＰＬＬ１１７は、特許請求の範囲に記載の第１の位相同期回路の一例である。また、ＰＬＬ１１８は、特許請求の範囲に記載の第２の位相同期回路の一例である。
【０１０６】
デジタル信号処理部１２０では、まず、Ｌ１の衛星を捕捉および追尾した後に、その衛星観測値およびラッチ時刻を用いて、Ｌ２／Ｌ５の捕捉予測値を生成する。次に、ＲＦ回路１１０の局部発振周波数をＬ２／Ｌ５に切り替えてから、先に生成した予測値を用いて、Ｌ２／Ｌ５の衛星追尾を開始する。
【０１０７】
このように、本技術の第９の実施の形態によれば、２周波同時観測や２周波測位には対応できないが、Ｌ２／Ｌ５用の衛星捕捉回路や衛星処理ユニットを追加することなく、最小限の回路コストで、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ５いずれかの単周波測位に対応することができる。すなわち、妨害耐性の向上や、近代化ＧＮＳＳ信号による位置精度、マルチパス耐性および感度の向上が得られる。
【０１０８】
［まとめ］
以上、説明した通り、本技術の実施の形態では、１周波のみに対応したＧＮＳＳ受信回路を１個または複数個備え、それぞれの受信回路を同期するための同期制御インターフェースと各受信回路間で衛星観測情報を共有するための伝送インターフェースを備える。これにより、１周波または２周波以上の多周波測位を実現することができ、求められる周波数バンド数に応じてＧＮＳＳ受信回路を段階的に増設することにより、アプリケーション毎に回路コストや消費電力を最適化することが可能となる。
【０１０９】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０１１０】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【０１１１】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）単一の周波数帯に対応して衛星測位信号を受信して衛星観測情報を生成する衛星測位信号受信回路を少なくとも１つ具備する衛星測位信号受信装置であって、
前記衛星測位信号受信回路の各々は、前記衛星測位信号受信回路の間で同期させるための同期制御インターフェースと、前記衛星測位信号受信回路の間で前記衛星観測情報を共有するための衛星情報伝送インターフェースとを備え、
前記衛星観測情報に基づいて測位を行う衛星測位信号受信装置。
（２）前記同期制御インターフェースは、１秒周期の矩形パルス信号の出力信号と、前記矩形パルス信号を生成するパルスカウンタをリセットする外部リセット入力信号を備え、
前記衛星測位信号受信回路の各々は、前記外部リセット入力信号に基づいて前記パルスカウンタをリセットし、前記衛星測位信号受信回路の基準時刻を計数する基準時刻カウンタを前記パルスカウンタのカウント時刻に基づいてリセットする
前記（１）に記載の衛星測位信号受信装置。
（３）前記同期制御インターフェースは、前記衛星測位信号受信回路の基準時刻を計数する基準時刻カウンタのリセット出力信号と、前記基準時刻カウンタに対する外部リセット入力信号を備え、
前記衛星測位信号受信回路の各々は、前記外部リセット入力信号に基づいて前記基準時刻カウンタをリセットし、前記基準時刻カウンタのカウント時刻に基づいて前記リセット出力信号を出力する
前記（１）に記載の衛星測位信号受信装置。
（４）前記衛星測位信号受信回路の各々は、前記同期制御インターフェースに代えて、１秒周期の矩形パルス信号を生成するパルスカウンタのカウント時刻に基づいて、前記衛星測位信号受信回路の基準時刻を計数する基準時刻カウンタをリセットすることにより、前記矩形パルス信号の時刻精度で同期させる
前記（１）に記載の衛星測位信号受信装置。
（５）前記衛星情報伝送インターフェースは有線インターフェースである
前記（１）から（４）のいずれかに記載の衛星測位信号受信装置。
（６）前記衛星情報伝送インターフェースは有線のシリアルインターフェースである
前記（５）に記載の衛星測位信号受信装置。
（７）前記衛星情報伝送インターフェースは無線インターフェースである
前記（１）から（４）のいずれかに記載の衛星測位信号受信装置。
（８）前記衛星測位信号受信回路のうち第１の周波数帯以外を受信する衛星測位信号受信回路は、前記第１の周波数帯を受信する衛星測位信号受信回路から得られる衛星観測情報を用いて衛星捕捉を行う
前記（１）に記載の衛星測位信号受信装置。
（９）前記衛星測位信号受信回路の各々は、それぞれ独立にアンテナを備える
前記（１）に記載の衛星測位信号受信装置。
（１０）第１および第２の衛星測位信号受信回路を具備する衛星測位信号受信装置であって、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、単一の周波数帯に対応して高周波信号をデジタル信号に変換する高周波処理部と、基準時刻を計数する基準時刻カウンタと、前記基準時刻に従って前記デジタル信号に基づいて衛星捕捉および衛星追尾を行うデジタル信号処理部とを備え、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタは、互いに同期して前記基準時刻を計数し、
前記第２の衛星測位信号受信回路は、前記第１の衛星測位信号受信回路とは異なる第２の周波数帯の衛星観測情報を取得して前記第１の衛星測位信号受信回路に供給し、
前記第１の衛星測位信号受信回路は、前記第２の衛星測位信号受信回路とは異なる第１の周波数帯の衛星観測情報を取得して、前記第２の衛星測位信号受信回路から供給された前記第２の周波数帯の衛星観測情報と併せて複数の周波数帯の衛星観測情報を用いた測位を行う
衛星測位信号受信装置。
（１１）前記第２の衛星測位信号受信回路のデジタル信号処理部は、前記第２の周波数帯のみに対応した回路構成である
前記（１０）に記載の衛星測位信号受信装置。
（１２）前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、１秒周期の矩形パルス信号を外部に出力するパルスカウンタをさらに備え、
前記第２の衛星測位信号受信回路の前記パルスカウンタは、前記第１の衛星測位信号受信回路の前記パルスカウンタによりリセットされ、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々において前記パルスカウンタに従って前記基準時刻カウンタをリセットすることにより、前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタを互いに同期させる
前記（１０）に記載の衛星測位信号受信装置。
（１３）前記第１の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタは、前記基準時刻をリセットする基準時刻リセット信号を出力し、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタが前記基準時刻リセット信号に従って前記基準時刻カウンタをリセットすることにより、前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタを互いに同期させる
前記（１０）に記載の衛星測位信号受信装置。
（１４）前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、１秒周期の矩形パルス信号を外部に出力するパルスカウンタをさらに備え、
前記第２の衛星測位信号受信回路のデジタル信号処理部は、前記第２の周波数帯の衛星観測情報を用いて測位を行い、
前記第２の衛星測位信号受信回路の前記パルスカウンタは、前記第２の周波数帯の衛星観測情報を用いた測位結果に基づいて補正され、
前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々において前記パルスカウンタに従って前記基準時刻カウンタをリセットすることにより、前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタを互いに同期させる
前記（１０）に記載の衛星測位信号受信装置。
（１５）前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、前記第２の衛星測位信号受信回路から前記第１の衛星測位信号受信回路に前記第２の周波数帯の衛星観測情報を供給する無線インターフェースを備える
前記（１０）から（１４）のいずれかに記載の衛星測位信号受信装置。
（１６）前記第１の衛星測位信号受信回路は、前記第１の周波数帯の衛星観測情報を前記第２の衛星測位信号受信回路に供給し、
前記第２の衛星測位信号受信回路は、前記第１の衛星測位信号受信回路から供給された前記第１の周波数帯の衛星観測情報を補正する衛星観測値補正部を備え、この補正結果に基づいて前記第２の周波数帯の衛星追尾を行う
前記（１０）に記載の衛星測位信号受信装置。
（１７）前記第１および第２の衛星測位信号受信回路の各々は、前記高周波処理部に高周波信号を供給するアンテナをそれぞれ備える
前記（１０）に記載の衛星測位信号受信装置。
（１８）前記高周波処理部と、前記基準時刻カウンタと、前記デジタル信号処理部とを備える第３の衛星測位信号受信回路をさらに具備し、
前記第１および第３の衛星測位信号受信回路の前記基準時刻カウンタは、互いに同期して前記基準時刻を計数し、
前記第３の衛星測位信号受信回路は、前記第１の衛星測位信号受信回路とは異なる第３の周波数帯の衛星観測情報を取得して前記第１の衛星測位信号受信回路に供給し、
前記第１の衛星測位信号受信回路は、前記第３の衛星測位信号受信回路から供給された前記第３の周波数帯の衛星観測情報と併せて複数の周波数帯の衛星観測情報を用いた測位を行う
前記（１０）に記載の衛星測位信号受信装置。
（１９）単一の周波数帯に対応して高周波信号をデジタル信号に変換する高周波処理部と、
基準時刻に従って前記デジタル信号に基づいて衛星捕捉および衛星追尾を行うデジタル信号処理部と、
前記高周波処理部に対して順次異なる周波数帯の局部発振器信号を供給する第１の位相同期回路と、
前記第１の位相同期回路とは独立して前記高周波処理部のアナログ／デジタル変換器および前記デジタル信号処理部に対してクロック信号を供給する第２の位相同期回路と
を具備する衛星測位信号受信装置。
【符号の説明】
【０１１２】
１０〜１２、３１、３２  アンテナ
１００、２００、３００  ＧＮＳＳ受信回路
１０８、２０８、３０８  １ＰＰＳ出力
１１０、２１０、３１０  ＲＦ回路（高周波回路）
１１１、２１１、３１１  ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）
１１２、１１７、１１８、２１２、３１２  ＰＬＬ（Phase Locked Loop）
１１３、２１３、３１３  ＭＩＸ（ミキサー回路）
１１４、２１４、３１４  ＬＰＦ（Low Pass Filter）
１１５、２１５、３１５  ＡＧＣ（Auto Gain Control）
１１６、２１６、３１６  ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）
１２０、２２０、３２０  デジタル信号処理部
１２１、２２１、３２１  デジタルフロントエンド
１２２、２２２、３２２  測位計算部
１２３、２２３、３２３  ＰＰＳ補正部
１２４、２２４、３２４  ＰＰＳカウンタ
１２５、２２５、３２５  受信機基準時刻カウンタ
１２６、２２６  無線インターフェース
１２７〜１２９、２２７〜２２９、３２７  シリアルインターフェース
１３０、２３０、３３０  衛星処理ユニット
１３１、２３１  衛星捕捉部
１３２、２３２  衛星追尾部
１３３、２３３  衛星観測値取得部
１３４、２３４  航法データ復号器
１３５、２３５  周波数・遅延補正部
６１２  乗算器
６１３  相関器
６２１  タイミング誤差検出器
６２２  コード同期ループフィルタ
６２３  コード同期ＮＣＯ
６２４  コード生成器
６３２  搬送波同期ループフィルタ
６３３  搬送波同期ＮＣＯ
６４１  ビット同期部
６４２  プリアンブル同期部
６５０  衛星時刻カウンタ
６６０  疑似距離計算部
【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】
2019155703.tif 000012
【国際調査報告】
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2019155703.tif 000014
2019155703.tif 000015
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