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JPH03162619A - Ｇｐｓ受信機の衛星電波捕捉方式 - Google Patents

Ｇｐｓ受信機の衛星電波捕捉方式

Info

Publication number
JPH03162619A
JPH03162619A JP1300838A JP30083889A JPH03162619A JP H03162619 A JPH03162619 A JP H03162619A JP 1300838 A JP1300838 A JP 1300838A JP 30083889 A JP30083889 A JP 30083889A JP H03162619 A JPH03162619 A JP H03162619A
Authority
JP
Japan
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satellite
satellites
gps
searched
orbit
Prior art date
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Pending
Application number
JP1300838A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Ando
斉 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
Priority to JP1300838A priority Critical patent/JPH03162619A/ja
Priority to US07/554,994 priority patent/US5155491A/en
Priority to EP19900113943 priority patent/EP0428827A3/en
Publication of JPH03162619A publication Critical patent/JPH03162619A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/28—Satellite selection

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＧＰＳ受信機のための衛星電波の捕捉方式に
関する。
〔従来の技術〕
人工衛星を利用した測位システムとして、いわゆるＧＰ
Ｓ　（グローバル・ポジショニング・システム：　Ｇｌ
ｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　）
がある。この測位システムは、その名の通り、全地球を
カバーする衛星測位システムであって、高度約２万２ｏ
ｏｈ上空に地球を周回する６つの衛星軌道を設定し、最
終的に各軌道上に４個づつ計２４個のＧＰＳ衛星を打ち
上げ、各衛星から測位用の航法データを含むＧＰＳ信号
をスペクトル拡散方式により地球へ向けて送信し、地上
（または海上，航空）において複数個の衛星の電波、例
えば２次元測位の場合は３個の衛星の電波、また３次元
測位の場合は４個の衛星の電波を受信し、各衛星のＧＰ
Ｓ信号に含まれる航法データに基づいてその時の受信地
点の緯度，経度，高度などの必要な位置情報をリアルタ
イムに測位できるようにしたものである。
このＧＰＳは、本来アメリカ軍用に開発されたものであ
るが、その電波の一部（Ｃ／Ａコード）については民間
にも解放されており、この電波を利用して自動車，船舶
，航空機などのナビゲーション装置を構築することが可
能である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記ＧＰＳ衛星の電波をＧＰＳ受信機で受信
する場合、自分のおおよその位置、ＧＰＳ時刻とそれほ
どずれていない時刻、およびＧＰＳ衛星の位置を推定で
きる暦情報がないと、衛星群の中のどの衛星が現在位置
で受信可能な衛星であるかを見つけることができない。
したがって、上記情報がない場合には、どの衛星を捕捉
しにいけばよいか分からず、本来の測位がいつできるか
どうかも分からなくなる。このような状況は、ＧＰＳ受
信機の電源をＯＮＬて衛星の捕捉を開始するいわゆる初
期捕捉時に起こり易い。
１９８９年５月現在打ち上げられているＧＰＳ衛星は、
全部で７個という少ない個数であるので、現在のところ
は、この７個の衛星のすべてをとりあえず探しに行って
もそれほど時間はかからない。
しかし、ＧＰＳが完成した暁には全部で２４個の衛星が
存在することになり、この２４個の衛星を単純に１個づ
つ探しにいった場合、衛星の初期捕捉に必要以上の時間
を要する。
このような問題を解決する最も単純で簡単な方法は、受
信チャンネルを衛星の数だけ用意し、受信チャンネルと
ＧＰＳ衛星を１：１に対応させることであるが、車載用
のナビゲーション装置などに採用する場合、装置の小型
化とコストの点で問題が大きく、採用することは難しい
。
本発明は上記事情に基づきなされたもので、その目的と
するところは、衛星の数が多い場合でも、初期捕捉をで
きる限り短時間のうちに行うことのできるＧＰＳ受信機
の衛星電波捕捉方式を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達戒するために、ＧＰＳ衛星の初
期捕捉時に、同一軌道内の３個以上のＧＰＳ衛星を選択
し、該選択した同一軌道内の衛星の電波を順次探索する
ようにしたものである。
また、現在探索中の衛星が捕捉できない場合、次の探索
衛星として、現在探索中の衛星と軌道上最も遠い位置に
いる衛星を選ぶようにした。
〔作　用〕
ＧＰＳ衛星は、上記したように最終的に全部で２４個打
ち上げられる予定であり、ＡからＦまでの名前が付けら
れた６つの軌道面のそれぞれに各４個づつ衛星が配置さ
れる。したがって、本発明は、このような衛星の配置を
考慮し、初期捕捉時の探索衛星として、必ず同一軌道内
の３個以上の衛星を選ぶようにする。このように、同一
軌道内の４つの衛星のうちの少なくとも３個以上を選べ
ば、少なくともどれか１つの衛星は現在地から見えるは
ずであり、同一軌道内の３個以上の衛星を順に探索して
いけば、短時間のうちにいづれかの衛星を必ず捕捉する
ことができる。本発明は、このような考えに基づいてな
されたもので、ＧＰＳ受信機がＧＰＳ時刻やアルマナン
ク情報などの衛星浦捉に必要な航法データを失っていて
も、衛星を迅速に初期捕捉することができる。
なお、上記において、ＡからＦまでの６つの軌道の中の
どの軌道面の衛星を選ぶかは、その時点における衛星の
打ち上げ個数，衛星の配置状態などに応じて決めればよ
い。また、ＧＰＳ受信機が複数の受信チャンネルを有す
る場合には、各チャンネルごとにそれぞれ異なる探索軌
道を割り当て、それぞれの軌道内の３個以上の衛星を選
択して上記捕捉動作を各チャンネルごとに並行に行うよ
うにすればよい。
以下、１９８８年９月１９〜２３日、米国コロラド州コ
ロラドスプリングスにて行われたＩＯＮ（Ｉｎｓｔｉｔ
ｕｔｅ　ｏｆ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）学会で発表され
た２４個の衛星の軌道配置情報を基に、この中のＡ軌道
を例に採って説明する． Ａ軌道上の４個の衛星Ａ１〜Ａ４の配置を、第２図に示
す。中心は地球であり、ＧＰＳ受信機はＰ点にあるもの
とする。
いま、このＡ軌道内の３個以上の衛星を指定して順次探
索していく場合に、現在探索中の衛星がＡ４であり、こ
の衛星Ａ４が一定時間捕捉できなかったものとすると、
衛星Ａ４は現在地Ｐから見通すことのできない地球の裏
側にいる可能性が強い。逆に言えば、この探索できない
衛星Ａ４から軌道上で最も遠い位置の衛星、第２図では
衛星Ａ２（Ａ４からの角度１３７゜＝２２０’−８３’
である。
なお、Ａ３は１１３”　＝８３＠＋３６０″’　−３３
０’　）は、現在地Ｐから見通せる位置、すなわち最も
捕捉しやすい位置にいる可能性が強い。
そこで上記同一軌道上の３個以上の衛星の探索に際し、
現在探索中の衛星が捕捉できない場合には、次に探索す
べき衛星として、現在探索中の衛星と同一軌道上で最も
遠い位置にいる衛星を選ぶようにすれば、衛星捕捉の可
能性を高めることができる。
上記のようにして、本発明によりいずれか１個の衛星が
初期捕捉できれば、この捕捉した衛星の航法データに基
づいてＧＰＳ受信機のＧＰＳ時刻への同期を行うことが
でき、さらに、この捕捉した衛星の航法データ中のアル
マナック（暦）情報などを利用してすべての衛星につい
て正確な軌道位置を計算することができるので、現在地
における測位に最も適した軌道位置の衛星を選んで迅速
に捕捉することが可能となる。
〔実施例］ 以下、本発明の実施例につき図面を参照して説明する。
第１図は本発明による衛星捕捉動作の一実施例のフロー
チャートである。ＧＰＳ受信機の電源がＯＮされると（
ステップ［１Ｆ）、受信機内のマイクロコンピュータな
どのコントローラは内蔵のバックアップメモリにアクセ
スし、その時点におけるＧＰＳ衛星の位置決定に必要な
アルマナック情報などの有効な航法データが格納されて
いるか否かを調べる（ステップ［２］）。バックアップ
メモリ内に有効なデータが格納されている場合には、そ
のデータを用いて各衛星の位置を計算することができる
ので、初期化終了としてステップ［１３］へ移行する。
一方、バックアップメモリ内に必要なデータが格納され
ていない場合には、ステップ［３］へ移行し、以下に述
べるようにして、本発明による衛星の初期捕捉動作が開
始される。
いま、ＧＰＳ受信機の受信チャンネルがＣＨＩ，ＣＨ２
の２チャンネルからなり、この２つのチャンネルを時分
割多重化することにより、１チャンネルで４個づつ、計
８個の衛星をシーケンシャルに同時に探索可能であるも
のとする。
本発明による初期捕捉動作が開始されると、まず最初に
、ステップ［３］において、例えばＡ軌道内の４個の衛
星と、Ｂ軌道内の４個の衛星をそれぞれ選択し、Ａ軌道
内の４個の衛星の探索がチャンネルＣＨＩに、またＢ軌
道内の４個の衛星の探索がチャンネルＣＨ２にそれぞれ
割り当てられる。そして、２つのチャンネルＣＨＩ，Ｃ
Ｈ２ごとに並行して、それぞれの軌道内の４個の衛星に
ついて順に捕捉を開始する。
この各チャンネルにおける衛星の捕捉動作は、第２図に
おいて説明したように、現在探索中の衛星が捕捉できな
い場合には、現在探索中の衛星と同一軌道内で最も遠い
位置にいる衛星を次の探索衛星として順次選ぶようにす
る。
さて、ステップ［４］において、Ａ，Ｂ軌道内の８個の
衛星について、所定の時間、例えば１０分以上に亘って
１個の衛星も捕捉できなかった場合には、処理をステッ
プ［５］へ移行し、次の探索軌道としてＣ，Ｄ軌道を選
び、この新たなＣ，Ｄ軌道をそれぞれチャンネルＣＨＩ
，ＣＨ２に割り当て、Ｃ，Ｄ軌道のそれぞれについて、
軌道内の衛星を４個づつ選んで上記と同様の初期捕捉動
作を実行する。
さらに、ステップ［６］において、上記Ｃ，Ｄ軌道内の
８個の衛星について、所定の時間、例λば１０分以上に
亘って１個の衛星も捕捉できな力った場合には、ステッ
プ［７］へ移行し、次の鰭索軌道としてＥ，Ｆ軌道を選
び、この新たなＥ，Ｆ軌道をそれぞれチャンネルＣＨＩ
，ＣＨ２に許り当て、Ｅ，Ｆ軌道のそれぞれについて、
軌道陣の衛星を４個づつ選んで上記と同様の初期捕捉幻
作を実行する。
そして、ステップ［８］において、Ｅ．Ｆ軌迂内の８個
の衛星について、所定の時間、例えば１０分以上に亘っ
て１個の衛星も捕｝κできなかった場合には、再びステ
ップ［３］へ戻り、上記初ル捕促動作を最初から繰り返
す。
いま、ステップ［４］　　［６］または［８１のレずれ
かにおいて、いずれか１個の衛星が捕捉さわると、処理
はステップ［９］へ移行し、該捕捉した衛星の航法デー
タに基づいてＧＰＳ受信機の鴫計をＧＰＳ時刻に同期さ
せ、これと同時に、捕持した衛星の航法データを収集す
る（ステップ［ｌＯ］）。そして、正確な現在地を該捕
捉した航注データ中のアルマナック情報などから求め（
ステップ［１１］Ｌ現在地から捕捉可能な衛星を再計算
し（ステップ［１２］）、初期化を終了する（ステップ
［１３］）。
上記のようにして現在地から捕捉可能な衛星が求められ
ると、現在地において最も測位に適した３個または４個
の衛星を決定してｔｉｌｔ揺することは極めて容易であ
る。したがって、この決定した衛星の電波を受信するこ
とにより迅速に測位計算を開始することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したところから明らかなように、本発明による
ときは、ＧＰＳ衛星の初期捕捉時に、同一軌道内に存在
する３個以上のＧＰＳ衛星を選択し、該選択した同一軌
道内の衛星の電波を順次探索するようにしたので、ＧＰ
Ｓ受信機がＧＰＳ時刻やアルマナック情報などの航法デ
ータをすべて失っていても、衛星を迅速に捕捉すること
が可能となり、初期捕捉にかかる時間を短縮して本来の
測位計算をより早く開始することができる。
また、現在探索中の衛星が捕捉できない場合には、次の
探索衛星として、現在探索中の衛星と軌道上最も遠い位
置にいる衛星を選ぶようにすれば、衛星の初期捕捉時間
を更に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による衛星捕捉動作の一実施例のフロー
チャート、 第２図は同一軌道内の衛星の捕捉順序の説明図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ＧＰＳ衛星の初期捕捉時に、同一軌道内の３個以
    上のＧＰＳ衛星を選択し、 該選択した同一軌道内の衛星の電波を順次探索すること
    を特徴とするＧＰＳ受信機の衛星電波捕捉方式。
  2. （２）請求項（１）記載のＧＰＳ受信機の衛星電波捕捉
    方式において、 現在探索中の衛星が捕捉できない場合、現在探索中の衛
    星と同一軌道内で最も遠い位置にいる衛星を次の探索衛
    星として選ぶことを特徴とするＧＰＳ受信機の衛星電波
    捕捉方式。（３）請求項（１）または（２）記載のＧＰ
    Ｓ受信機の衛星電波捕捉方式において、 同一軌道内で衛星を捕捉ができなかった場合、別の軌道
    を選択して衛星の捕捉動作を繰り返すことを特徴とする
    ＧＰＳ受信機の衛星電波捕捉方式。
JP1300838A 1989-11-21 1989-11-21 Ｇｐｓ受信機の衛星電波捕捉方式 Pending JPH03162619A (ja)

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US07/554,994 US5155491A (en) 1989-11-21 1990-07-20 Satellite radio signal tracking method for gps receivers
EP19900113943 EP0428827A3 (en) 1989-11-21 1990-07-20 A satellite radio signal tracking method for gps receivers

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