JP3694395B2

JP3694395B2 - Ｇｐｓ受信機及び受信方法

Info

Publication number: JP3694395B2
Application number: JP29178597A
Authority: JP
Inventors: 雅広佐々木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: JPH11118900A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地球を周回するＧＰＳ衛星から受信機の位置及び速度を求めるＧＰＳ（Global Positioning System)受信機に関し、特に受信信号からそれを送信したＧＰＳ衛星を特定するようにしたＧＰＳ受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなＧＰＳ受信機は、複数のＧＰＳ衛星（人工衛星）の電波を同時に受信して、ＧＰＳ衛星からの航法メッセージ（軌道情報や時刻情報）を取得することによって地球上における絶対位置を算出することが可能なシステムである。
また、ＧＰＳ衛星は、６軌道面に４衛星づつ配置され、合計２４衛星稼働している。ＧＰＳ衛星からは、測位用として１５７５．４２ＭＨｚ（Ｌ１帯）と１２２７．６ＭＨｚ（Ｌ２帯）の２波の電波が、ＧＰＳ衛星毎に異なる疑似雑音符号（ＰＲＮ符号）で位相変調され、送信されている。ＰＲＮ符号は２種類あり、一般に開放されているＣ／ＡコードとＰコードに分類される。我々が用いるＣ／Ａコードのチップ率（ＰＲＮ符号の周波数）は１．０２３Ｍｂｐｓであり、そのコード長は１ｍｓｅｃである。
【０００３】
すなわち、ＧＰＳ衛星は各固有のＰＲＮ符号で変調した信号を送信しており、地上の各ＧＰＳ受信機は受信したいＧＰＳ衛星のＰＲＮ符号のモデルを保有している。そして、ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から信号を受信したときは、そのＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機が保有しているＰＲＮ符号の相関値を求めることによりそのＧＰＳ受信機が求めるＧＰＳ衛星からの受信信号であるか否かを判定する。
ＧＰＳ受信機で用いられるＰＲＮ符号の相関値は、位相差０の自己相関（受信信号のＰＲＮ符号とＧＰＳ受信機のＰＲＮ符号とが同一の場合の相関）の場合にピークが現れ、位相差が１チップ（ＰＲＮ符号の単位、ＰＲＮ符号は１０２３チップで同じパターンを繰り返す）以上ある場合または他のＰＲＮ符号との相互相関の場合は非常に小さな値となる。ノイズがない理想的な条件の下では、その比は１０２３：６５ほどとなる（図４のグラフに示す）。受信する際は、ＧＰＳ受信機のＰＲＮ符号の位相を走査（ＰＲＮ符号の位相をずらして相関値を合わせる）してその相関値を求め、ピークを検出することにより、ＰＲＮ符号の位相をあわせる（位相差を０にする）。
【０００４】
ＧＰＳ衛星を受信するためには、各ＧＰＳ衛星に割り当てられた疑似雑音符号（ＰＲＮ符号）と同じ符号の位相を合わせて相関値をとり、その相関値のピークから信号の検出を行う。ピークを検出した後は、その位相を保持しながら、各ＧＰＳ衛星の軌道情報を収集する。
ＧＰＳ衛星の軌道情報は、５０ｂｐｓ、３００ビットを１つのフレームとして送信され、サブフレームと呼ばれる。サブフレームは、５つの種類に分けられ、その５種類は順番に送信される。この５つのサブフレームはまとめられてメインフレームと呼ばれ、１つのメインフレームを送信するためには、３０秒必要とする。
【０００５】
更に、メインフレームは２５種類に分けられ、メインフレーム番号とサブフレーム番号とにより、そこに格納されているデータを判別することができる。
サブフレーム１〜３には、常にそのＧＰＳ衛星固有のデータが格納されており、サブフレーム番号に関係なく繰り返し送信される。そのＧＰＳ衛星の詳細軌道情報であるエフェメリデータは、サブフレーム１〜３に格納されている。
サブフレーム４〜５は、各ＧＰＳ衛星共通のデータが格納されており、その内容はメインフレーム番号と、サブフレーム番号で規定されている。概略軌道情報のアルマナックデータはここに格納されている。
【０００６】
エフェメリデータは、送信するＧＰＳ衛星自身の詳細な位置情報であり、当該ＧＰＳ衛星を受信しなければエフェメリデータを得ることができない。受信機で位置を算出するためには、少なくとも３個以上のＧＰＳ衛星を同時に受信して、さらにＧＰＳ衛星のエフェメリデータを収集する必要がある。エフェメリデータ収集後はそれを記憶手段（図示せず）に記憶してそのＧＰＳ衛星の位置を算出し、ＧＰＳ受信機からＧＰＳ衛星までの距離をその伝搬時間から求め、球の連立方程式を解くことにより求めることができる。
【０００７】
次に、図５を参照して、従来のＧＰＳ受信機の構成を説明する。従来、この種のＧＰＳ受信機としては図５に示すようなものがあった。図５は従来のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。図５において、４１はＧＰＳ衛星の信号を受信するアンテナ、４２は受信した信号を復調して送信ＧＰＳ衛星を特定し、航法メッセージを取得する検波部、４３は検波部から取得した衛星からの伝搬時間と衛星の位置とから受信機の位置を算出する測位部である。
【０００８】
次に、図５を参照して、上記従来のＧＰＳ受信機の動作を説明する。ＧＰＳ受信機は、その検波部４２において、ＧＰＳ衛星からの信号を受信してその受信信号がどのＧＰＳ衛星からのものかを特定する処理を実行する。以下、主に検波部４２におけるＧＰＳ衛星を特定する処理について説明する。
上記のように、ＧＰＳ衛星からは測位用として、１．５７５４２ＧＨｚの搬送波にのせてデータが送信されてくる。各ＧＰＳ衛星を区別するために、ＧＰＳ衛星毎に異なる固有のデジタル符号（疑似雑音符号（ＰＲＮ符号））が割り付けられており、この符号で位相変調されて送信される。ＧＰＳ衛星に用いられるデジタル符号は、１ｍｓｅｃ同じパターンをくり返す１０２３チップの符号である。このＰＲＮ符号の自己相関値は、位相差が０の場合は大きくなり、位相差が１チップ以上ある場合、もしくは異なるＧＰＳ衛星間の相互相関の場合は、その相関値は非常に小さくなるという特徴がある。相互相関値が大きい場合でも、その比は１０２３：６５である。
【０００９】
ＧＰＳ受信機における検波部４２は、このＰＲＮ符号の特徴を活かし、受信信号のＰＲＮ符号とＧＰＳ受信機が保有する受信したいＧＰＳ衛星のＰＲＮ符号とその位相を合わせて相関値をとり、ある一定のしきい値を超えたか否かを判定する。しきい値を超えた場合は、受信したとみなして追尾処理を行い、ＧＰＳ衛星から送られるデータ（航法メッセージ）を受信する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＲＮ符号の位相差が０の場合の自己相関値と位相差が１以上ある場合もしくは他の衛星間の相互相関の場合では、その相関値の比は１０２３：６５であるが、実際にＧＰＳ衛星を受信する場合には信号ノイズがあり、また、アンテナの性能や指向性等によってその相関値は大きく変動する。そのため、自己相関のピークを検出するためのしきい値を決定する場合は、非常に慎重に行わなければならない。例えば、しきい値を高く設定してしまった場合は、本来受信可能なＧＰＳ衛星でも検出できない場合が考えられ、また、低すぎる場合は反対に信号でもないノイズでピークを検出してしまい、信号の誤検出が頻繁に発生してしまう。従って、信号検出のしきい値は使用するアンテナの性能や指向性等を考慮し、実際に即して個々に決められなければならない。
【００１１】
しかし、代表的なアンテナの性能モデルを使用してそのしきい値を決定したとしても、アンテナ個体のばらつきや、ユーザによる車室内用アンテナの車室外使用といった想定外の場合等が考えられ、そのような状況では、相互相関値でも信号検出のしきい値を越えてしまう場合が考えられる。その結果、本来受信したいＧＰＳ衛星とは異なるＧＰＳ衛星を誤検出してしまい、しかも受信機では、受信したいＧＰＳ衛星を受信しているものと誤って判定し、最終的には誤検出したＧＰＳ衛星のエフェメリデータを指定したＧＰＳ衛星のエフェメリデータとして誤って収集してしまうことも考えられるという問題があった。
【００１２】
その上、エフェメリデータにはその衛星番号を特定する情報は含まれておらず、エフェメリデータを誤って収集してした場合でも、ＧＰＳ受信機側ではその誤りを判別することはできない。
その為、異常エフェメリデータを収集してしまったチャンネルは、遮断等が発生してから、再度ＰＲＮ符号を再走査することにより、受信したいＧＰＳ衛星を正しく検出して、エフェメリデータを再収集しなければ測位計算を行うことができず、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態が長くなるという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、相関においてチャンネルが誤検出した場合でも、ＧＰＳ衛星からの受信データが異常か否かを早期に判定することにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態を短縮することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明におけるＧＰＳ受信機は、新たにエフェメリデータを取得した際、他チャンネルで取得済みのエフェメリデータとその内容を比較するエフェメリ比較部と、エフェメリ比較部における比較結果のデータが一致した場合はその相関値を比較し、相関値が低い場合は異常チャンネルと判定するエフェメリ異常判定部とを具備し、異常と判定されたチャンネルのエフェメリデータを破棄し、そのＰＲＮ位相をずらして再度その衛星を走査させるようにしたものである。
本発明は、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際に取得済みのエフェメリデータと一致するか否かを検出し、一致した場合相関値を比較して相関値が低いことにより誤検出と判定されたチャンネルを無効にして素早く復帰させるようにしたことにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態を短縮することができるＧＰＳ受信機が得られる。
【００１５】
また、本発明におけるＧＰＳ受信機は、受信したエフェメリデータ及びアルマナックデータを使用して、同じ時刻で受信した同一ＧＰＳ衛星の位置をそれぞれ求めるエフェメリ軌道計算部及びアルマナック軌道計算部を具備し、前記求められた２つの位置が大きく異なる場合は受信したエフェメリデータを収集したチャンネルで誤検出したと判定し、エフェメリデータを取得したチャンネルを初期化し、そのＰＲＮ位相をずらして再度その衛星を走査させるようにしたものである。
【００１６】
本発明は、受信したエフェメリデータ及びアルマナックデータにより同じ時刻で受信した同一ＧＰＳ衛星の位置を求め、それが大きく異なる場合は受信したエフェメリデータを収集したチャンネルで誤検出したと判定し、誤検出したチャンネルを無効にして素早く復帰させるようにしたことにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態を短縮することができるＧＰＳ受信機が得られる。
【００１７】
また、本発明におけるＧＰＳ受信機は、検波部が保有する複数のチャンネルの少なくとも１チャンネルは受信したエフェメリデータの確認用チャンネルとし、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、確認用チャンネルを用い、同じＧＰＳ衛星をＰＲＮ位相をずらして走査し、異なる位相でエフェメリデータを収集した場合は、その相関値を比較して相関値の小さなチャンネルを誤検出とし、相関値が大きい方のチャンネルを有効と判定することにより、誤検出したチャンネルは他の衛星を再走査し、正しく受信したチャンネルは、即座に測位計算に使用するようにしたものである。
【００１８】
本発明は、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、その確認用チャンネルを用い、取得したチャンネルのＰＲＮ符号の位相と位相をずらして再度同一衛星の走査を行い、エフェメリデータを取得した場合は相関値が小さい方のチャンネルを誤検出とし、相関値が大きい方のチャンネルを有効と判定して、他のチャンネルを邪魔することなく、受信したチャンネルが有効か無効かを直ちに判定するようにしたことにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態を短縮することができるＧＰＳ受信機が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明におけるＧＰＳ受信機は、複数のチャンネルを持つ検波部と、衛星からの伝搬時間と衛星の位置とから受信機の位置を算出する測位部と、前記検波部のあるチャンネルでエフェメリデータを新規に受信した際そのエフェメリデータの内容と他のチャンネルで既に受信済みのエフェメリデータの内容とを比較するエフェメリデータ比較部と、比較の結果両エフェメリデータの内容が同一の場合はさらに相関値を比較し、相関値が低いチャンネルで取得したエフェメリデータを異常データと判定して前記測位部に対しそのエフェメリデータの無効を通知するようにしたエフェメリ異常判定部とを備え、エフェメリデータを無効にした衛星を位相をずらして再度走査するようにしたものであり、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、取得済みのエフェメリデータと一致するか否かを検出し、誤検出したチャンネルを無効にして素早く復帰させるようにしたことにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態を短縮することができるという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項２に記載の発明におけるＧＰＳ受信機は、詳細軌道情報であるエフェメリデータを用いて衛星の位置を算出するエフェメリ軌道計算部と、概略軌道情報であるアルマナックデータを用いて衛星の位置を算出するアルマナック軌道計算部とを具備し、前記エフェメリ軌道計算部及び前記アルマナック軌道計算部において、それぞれ同一衛星から同一時刻に受信したエフェメリデータ及びアルマナックデータに基づき軌道計算を行ってその衛星の位置を算出し、前記エフェメリ異常判定部において前記エフェメリ軌道計算部からの位置と前記アルマナック軌道計算部からの位置とを比較し、明らかに異なる場合はそのエフェメリデータを無効とし、そのエフェメリデータを取得したチャンネルを初期化し位相をずらして再度走査するようにしたものであり、受信したエフェメリデータ及びアルマナックデータにより同じ時刻で受信した同一ＧＰＳ衛星の位置を求め、それがが大きく異なる場合は受信したエフェメリデータを収集したチャンネルで誤検出したと判定し、誤検出したチャンネルを無効にして素早く復帰させるようにしたことにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態を短縮することができるという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の発明におけるＧＰＳ受信機は、前記複数のチャンネルを保有する検波部の少なくとも１つのチャンネルを確認用チャンネルとし、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、前記確認用チャンネルを用い前記取得したチャンネルのＰＲＮ符号の位相と位相をずらして再度同一衛星の走査を行い、異なる位相でエフェメリデータを取得したときに相関値が小さい方のチャンネルを誤検出とし、相関値が大きい方のチャンネルを有効と判定することにより、誤検出したチャンネルは他の衛星を再走査し、正しく受信したチャンネルは、即座に測位計算に使用するようにしたものであり、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、その確認用チャンネルを用い、取得したチャンネルのＰＲＮ符号の位相と位相をずらして再度同一衛星の走査を行い、エフェメリデータを取得した場合は相関値が小さい方のチャンネルを誤検出とし、相関値が大きい方のチャンネルを有効と判定して、他のチャンネルを邪魔することなく、受信したチャンネルが有効か無効かを直ちに判定するようにしたことにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態を短縮することができるという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の発明におけるＧＰＳ受信方法は、ＧＰＳ衛星からの軌道情報を受信し、前記軌道情報からの伝搬時間と位置とから受信機の位置を算出し、１つのチャンネルで前記軌道情報によるエフェメリデータを新規に受信した際、他のチャンネルで既に受信済みのエフェメリデータと比較し、比較の結果同一データの場合はさらに相関値を比較し、相関値が低いチャンネルで取得したエフェメリデータを異常データと判定する各工程からなり、誤検出と判定されと場合、そのエフェメリデータを無効にし、無効にしたチャンネルの衛星を位相をずらして直ちに再度走査させるようにしたものであり、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、取得済みのエフェメリデータと一致するか否かを検出し、誤検出したチャンネルを無効にして素早く復帰させるようにしたことにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使用できない状態を短縮することができるという作用を有する。
【００２３】
以下、添付図面、図１乃至図４に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図、図２は本発明の第２の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図、図３は本発明の第３の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図、図４はＰＲＮ符号の相関値の理想モデルを示す図である。
【００２４】
（第１の実施の形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を説明する。図１において、１１はＧＰＳ衛星の信号を受信するアンテナ、１２は受信した信号を復調して送信ＧＰＳ衛星を特定し、航法メッセージを取得する検波部、１３は検波部１２から取得した衛星からの伝搬時間と衛星の位置とから受信機の位置を算出する測位部、１４は双方の相関値を比較して（例えば、誤検出したＧＰＳ衛星の相関値と位相差０の自己相関値とを比較した場合位相差０の自己相関値の方が必ず大きくなり誤検出したチャンネルを特定することができる）ＧＰＳ衛星の誤検出を判定するエフェメリ異常判定部である。
【００２５】
次に、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を説明する。ＧＰＳ衛星からは測位用として、１．５７５４２ＧＨｚの搬送波にのせてデータが送信されてくる。ＧＰＳ受信機は、その検波部１２において、ＧＰＳ衛星からの信号を受信してその受信信号がどのＧＰＳ衛星からのものかを特定する処理を実行する。ＧＰＳ衛星からの送信信号には、各ＧＰＳ衛星を区別するためにＧＰＳ衛星毎に異なる固有のデジタル符号が割り付けられており、この符号で位相変調されて送信される。図４に示すように、ＧＰＳ衛星に用いられているデジタル符号は、１ｍｓｅｃで同じパターンをくり返す１０２３チップの符号であり、疑似雑音符号（ＰＲＮ符号）と呼ばれる。このＰＲＮ符号の自己相関値は、位相差が０の場合は大きくなり、位相差が１チップ以上ある場合、もしくは異なる衛星間の相互相関の場合は、その相関値は非常に小さくなるという特徴がある。相互相関値が大きい場合でも、その比は１０２３：６５である。
【００２６】
ＧＰＳ受信機における検波部１２は、その各チャンネル（復調器、以下同じ）において、このＰＲＮ符号の特徴を活かし、アンテナ１１を通して受信した受信信号のＰＲＮ符号とＧＰＳ受信機が保有する受信したいＧＰＳ衛星のＰＲＮ符号の位相を合わせて相関値をとり、ある一定のしきい値を超えたか否かを判定する。しきい値を超えた場合は、受信したとみなして追尾処理を行い、ＧＰＳ衛星から送られてくるデータ（航法メッセージ）を受信して測位部１３に送り、自己の位置を計算する。しかしながら、実際にＧＰＳ衛星から送られてくるデータを受信する際には、アンテナの性能やその指向性、または信号のノイズ等の影響により、逆拡散処理をした相関値は大きく変動してしまう。その結果、他のＧＰＳ衛星や自己衛星の位相差が１チップ以上ある場合でも誤検出してしまう可能性が生じる。
【００２７】
本実施の形態では、そのような誤検出を早期に検出するため、下記に詳述するように、現に取得したエフェメリデータと既に取得済みのエフェメリデータとを比較する。まず、誤検出してしまったＧＰＳ衛星は必ず受信可能なＧＰＳ衛星であるから、誤検出してしまった場合は、検波部１２のあるチャンネル（復調器）でエフェメリデータを取得したとしても、それは他のチャンネルで既に取得済みのエフェメリデータと一致するかもしれない。そこで、現に取得したエフェメリデータの内容と既に取得済みのエフェメリデータとをエフェメリ比較部１５で比較する。すなわち、ＧＰＳ衛星が異なれば、異なるＧＰＳ衛星が全く同位置に配置されるはずはないので、そのエフェメリデータの内容は必ず異なるはずであるが、もし誤検出してしまった場合は、両ＧＰＳ衛星のエフェメリデータの内容は一致することになる。
【００２８】
エフェメリデータが一致した場合は、どちらかのチャンネルがＧＰＳ衛星を誤検出していると判定できるわけである。そのため、エフェメリ異常判定部１４は、例えば双方の相関値を比較する。誤検出したＧＰＳ衛星の相関値と、位相差０の自己相関値とを比較すると、位相差０の自己相関値の方が必ず大きくなるはずであるから、誤検出したチャンネルを特定することができる。そして、エフェメリ異常判定部１４は測位部１３に対しエフェメリ使用不可信号を発して、誤検出したチャンネルのエフェメリデータを無効にして測位計算を行わず、検波部１２ではそのチャンネルの保有するＰＲＮ符号の位相をずらして再度ＧＰＳ衛星からの信号を走査する（ＰＲＮ符号の位相をずらして相関値を合わせる）。
このように、相関においてＧＰＳ衛星を誤検出した場合でも、ＧＰＳ衛星からの受信データを他のチャンネルの受信データと比較し、一致した場合はそのどちらかを誤検出と判定し双方の相関値を比較して誤検出チャンネルを特定するようにしたことにより、受信データが異常か否かを早期に判定して、誤検出したチャンネルを長期に測位計算に使用できない状態を無くし、それを短縮することができる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
まず、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を説明する。図２において、２１はＧＰＳ衛星の信号を受信するアンテナ、２２は受信した信号を復調して送信ＧＰＳ衛星を特定し、航法メッセージを取得する検波部、２３は検波部２２から取得した衛星からの伝搬時間と衛星の位置とから受信機の位置を算出する測位部、２４はエフェメリ軌道計算部２５で算出した位置とアルマナック軌道計算部２６で算出した位置を比較し、その差が大きい場合は取得したエフェメリデータを無効にするエフェメリ異常判定部、２５は検波部２２でエフェメリデータを取得するとそのエフェメリデータを用いて現在時刻におけるＧＰＳ衛星の位置を算出するエフェメリ軌道計算部、２６は概略軌道情報であるアルマナックデータを用いて同時刻のＧＰＳ衛星の位置を計算するアルマナック軌道計算部である。
【００３０】
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を説明する。ＧＰＳ受信機における検波部２２は、その各チャンネルにおいて、アンテナ２１を通して受信した受信信号のＰＲＮ符号とＧＰＳ受信機が保有する受信したいＧＰＳ衛星のＰＲＮ符号の位相を合わせて相関値をとり、ある一定のしきい値を超えたか否かを判定する。しきい値を超えた場合は、受信したとみなして追尾処理を行い、ＧＰＳ衛星から送られてくるデータ（航法メッセージ）を受信して測位部２３に送り、自己の位置を計算する。しかしながら、実際にＧＰＳ衛星から送られてくるデータを受信する際には、アンテナの性能やその指向性、または信号のノイズ等の影響により、逆拡散処理をした相関値は大きく変動してしまう。その結果、他のＧＰＳ衛星や自己衛星の位相差が１チップ以上ある場合でも誤検出してしまう可能性が生じる。
【００３１】
本実施の形態では、そのような誤検出を早期に検出するため、上記のように、エフェメリ軌道計算部２５とアルマナック軌道計算部２６とを加えて構成される。エフェメリ軌道計算部２５は、検波部２２でエフェメリデータを取得する毎に、受信したエフェメリデータを用いて現在時刻におけるＧＰＳ衛星の位置を算出する。さらに、アルマナック軌道計算部２６は、概略軌道情報であるアルマナックデータを用いて同時刻のＧＰＳ衛星の位置を計算する。
【００３２】
エフェメリ軌道計算部２５で求めた位置と、アルマナック軌道計算部２６で求めた位置は、同一衛星の同一時刻の位置であるから、ほぼ一致するはずである。そこで、エフェメリ異常判定部２４は、エフェメリ軌道計算部２５で算出した位置と、アルマナック軌道計算部２６で算出した位置を比較し、その差が大きい場合は測位部２３に対しエフェメリ使用不可信号を発して、誤検出したエフェメリデータを無効にして測位計算を行わず、検波部２２ではそのチャンネルを初期化しそのチャンネルの保有するＰＲＮ符号の位相をずらして再度ＧＰＳ衛星からの信号を走査する。
【００３３】
このように、相関においてＧＰＳ衛星を誤検出した場合でも、受信したエフェメリデータにより算出した位置と同一チャンネルのアルマナックデータにより算出した位置とを比較し、その差が大きい場合、そのチャンネルは誤検出と判定するようにしたことにより、受信データが異常か否かを早期に判定して、誤検出したチャンネルを長期に測位計算に使用できない状態を無くし、それを短縮することができる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
まず、図３を参照して、本発明の第３の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を説明する。図３において、３１はＧＰＳ衛星の信号を受信するアンテナ、３２は受信した信号を復調して送信ＧＰＳ衛星を特定し、航法メッセージを取得する検波部、３３は検波部３２から取得した衛星からの伝搬時間と衛星の位置とから受信機の位置を算出する測位部、３４は検波部３２でエフェメリデータを収集した場合、このチャンネルと同一衛星のエフェメリデータを再収集するよう検波部３２に指令するエフェメリ異常判定部である。また、検波部３２内には、確認用チャンネル３５が設けられ、エフェメリ異常判定部３４から同一衛星のエフェメリデータの再収集指令を受けた場合、そのエフェメリデータを確認用チャンネル３５に受け入れるよう制御する。
【００３５】
次に、図３を参照して、本発明の第３の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を説明する。ＧＰＳ受信機における検波部３２は、その各チャンネルにおいて、アンテナ３１を通して受信した受信信号のＰＲＮ符号とＧＰＳ受信機が保有する受信したいＧＰＳ衛星のＰＲＮ符号の位相を合わせて相関値をとり、ある一定のしきい値を超えたか否かを判定する。しきい値を超えた場合は、受信したとみなして追尾処理を行い、ＧＰＳ衛星から送られてくるデータ（航法メッセージ）を受信して測位部３３に送り、自己の位置を計算する。しかしながら、実際にＧＰＳ衛星から送られてくるデータを受信する際には、アンテナの性能やその指向性、または信号のノイズ等の影響により、逆拡散処理をした相関値は大きく変動してしまう。その結果、他のＧＰＳ衛星や自己衛星の位相差が１チップ以上ある場合でも誤検出してしまう可能性が生じる。
【００３６】
本実施の形態では、そのような誤検出を早期に検出するため、上記のように、検波部３２内に確認用チャンネル３５を新たに設け、検波部３２でエフェメリデータを収集したときに、エフェメリ異常判定部３４から検波部３２に対し受信したＰＲＮ符号により判明した衛星番号を送り、このチャンネルと同一衛星のエフェメリデータを再収集する指令を送出する。これによって収集したＰＲＮ符号の位相をエフェメリデータを取得済みのチャンネルのＰＲＮ符号の位相とは必ずずらして相関するように設定する。
【００３７】
上記のように、ＰＲＮ符号の相関値は位相差が０の場合の自己相関値がもっとも大きくなる。従って、もしＧＰＳ衛星を誤検出していた場合は、受信したＰＲＮ符号とは異なる位相のＰＲＮ符号で再び信号を受信できるはずである。従って、確認用チャンネル３５において、異なる位相のタイミングでＧＰＳ衛星を受信しエフェメリデータを収集できた場合は、どちらかのエフェメリデータが誤検出したＧＰＳ衛星のデータということになる。その場合は、例えば相関値が大きなチャンネルのエフェメリデータの方が正しいと判定して即座に測位計算に使用する。また、相関値が小さなチャンネルで収集した誤検出のエフェメリデータについては、エフェメリ異常判定部３４から測位部３３に対しエフェメリ使用不可信号を発生し、無効にして測位計算を行わず、検波部３２ではそのチャンネルの保有するＰＲＮ符号の位相ををずらして再度ＧＰＳ衛星からの信号を走査する。
【００３８】
このように、現在受信したチャンネルと同一衛星のエフェメリデータを位相をずらして検波部内の確認用チャンネルに再収集し収集できた場合、相関値が小さい方のチャンネルを誤検出と判定するようにしたことにより、相関においてＧＰＳ衛星を誤検出した場合でも、受信データが異常か否かを早期に判定して、誤検出したチャンネルを長期に測位計算に使用できない状態を無くし、それを短縮することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の請求項１または４に記載の発明は、上記のように構成し、特に、ユーザが車室内用のアンテナを車室外で使用したり、アンテナ性能の個体ばらつき等の原因により、受信したいＧＰＳ衛星とは異なるＧＰＳ衛星を誤検出してしまった場合においても、そのＧＰＳ衛星のエフェメリデータを受信済みのエフェメリデータと比較して、誤検出を判定するようにしたことにより、受信データが異常か否かを早期に判定して、そのチャンネルが誤検出により測位計算に使用不可能な状態を短縮することができる。
【００４０】
本発明の請求項２に記載の発明は、上記のように構成し、特に、受信したエフェメリデータと概略軌道情報であるアルマナックデータにより同一時刻における同一衛星の位置を算出し、明らかに異なる位置が算出された場合は、そのエフェメリデータを取得したチャンネルを誤検出と判定するようにしたことにより、受信データが異常か否かを早期に判定して、誤検出したチャンネルが測位計算に使用不可能な状態を短縮することができる。
【００４１】
本発明の請求項３に記載の発明は、上記のように構成し、特に、ＧＰＳ衛星を受信しエフェメリデータを収集した際、検波部の確認用チャンネルにおいて受信したＰＲＮ符号とは異なる位相で同一のＧＰＳ衛星を再走査し、異なる位相でエフェメリデータを収集できたときは、その相関値を比較し相関値が小さい方のチャンネルを誤検出とし、相関値が大きい方のチャンネルを有効と判定して、他のチャンネルを邪魔することなく、受信したチャンネルが有効か無効かを直ちに判定するようにしたことにより、誤検出したチャンネルが測位計算に使用不可能な状態を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【図３】本発明の第３の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【図４】ＰＲＮ符号の相関値の理想モデルを示す図
【図５】従来のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１、２１、３１、４１アンテナ
１２、２２、３２、４２検波部
１３、２３、３３、４３測位部
１４、２４、３４エフェメリ異常判定部
１５エフェメリ比較部
２５エフェメリ軌道計算部
２６アルマナック軌道計算部
３５確認用チャンネル

Claims

複数のチャンネルを持つ検波部と、衛星からの伝搬時間と衛星の位置とから受信機の位置を算出する測位部と、前記検波部のあるチャンネルでエフェメリデータを新規に受信した際そのエフェメリデータの内容と他のチャンネルで既に受信済みのエフェメリデータの内容とを比較するエフェメリデータ比較部と、比較の結果両エフェメリデータの内容が同一の場合はさらに相関値を比較し、相関値が低いチャンネルで取得したエフェメリデータを異常データと判定して前記測位部に対しそのエフェメリデータの無効を通知するようにしたエフェメリ異常判定部とを備え、エフェメリデータを無効にした衛星を位相をずらして再度走査するようにしたことを特徴とするＧＰＳ受信機。
詳細軌道情報であるエフェメリデータを用いて衛星の位置を算出するエフェメリ軌道計算部と、概略軌道情報であるアルマナックデータを用いて衛星の位置を算出するアルマナック軌道計算部とを具備し、前記エフェメリ軌道計算部及び前記アルマナック軌道計算部において、それぞれ同一衛星から同一時刻に受信したエフェメリデータ及びアルマナックデータに基づき軌道計算を行ってその衛星の位置を算出し、前記エフェメリ異常判定部において前記エフェメリ軌道計算部からの位置と前記アルマナック軌道計算部からの位置とを比較し、明らかに異なる場合はそのエフェメリデータを無効とし、そのエフェメリデータを取得したチャンネルを初期化し位相をずらして再度走査することを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
前記複数のチャンネルを保有する検波部の少なくとも１つのチャンネルを確認用チャンネルとし、あるチャンネルでエフェメリデータを取得した際、前記確認用チャンネルを用い前記取得したチャンネルのＰＲＮ符号の位相と位相をずらして再度同一衛星の走査を行い、異なる位相でエフェメリデータを取得したときに相関値が小さい方のチャンネルを誤検出とし、相関値が大きい方のチャンネルを有効と判定することにより、誤検出したチャンネルは他の衛星を再走査し、正しく受信したチャンネルは、即座に測位計算に使用するようにしたことを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
ＧＰＳ衛星からの軌道情報を受信し、前記軌道情報からの伝搬時間と位置とから受信機の位置を算出し、１つのチャンネルで前記軌道情報によるエフェメリデータを新規に受信した際、他のチャンネルで既に受信済みのエフェメリデータと比較し、比較の結果同一データの場合はさらに相関値を比較し、相関値が低いチャンネルで取得したエフェメリデータを異常データと判定する各工程からなり、誤検出と判定されと場合、そのエフェメリデータを無効にし、無効にしたチャンネルの衛星を位相をずらして直ちに再度走査させるようにしたことを特徴とするＧＰＳ受信方法。