JP2000292521A - Ｇｐｓ受信装置 - Google Patents
Ｇｐｓ受信装置Info
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- JP2000292521A JP2000292521A JP11097713A JP9771399A JP2000292521A JP 2000292521 A JP2000292521 A JP 2000292521A JP 11097713 A JP11097713 A JP 11097713A JP 9771399 A JP9771399 A JP 9771399A JP 2000292521 A JP2000292521 A JP 2000292521A
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- Japan
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- satellite
- gps
- data
- frame synchronization
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- Prior art date
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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
Landscapes
- 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)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 衛星データとの同期確立を早期に行えるよう
にし、測位を開始するまでの時間を短縮することのでき
るＧＰＳ受信装置を提供する。 【解決手段】従来の同一衛星内フレーム同期の場合
（ａ）は、６秒毎に出現するサブフレーム中に存在する
同期確立用データを複数取得する必要がある。それに対
して、本発明の衛星間フレーム同期確立処理の場合
（ｂ）は、複数のＧＰＳ衛星からの衛星データ中の同期
確立用データ同士の一致を判断するため、従来の６秒に
相当する時間が、それら複数の衛星データの送信タイミ
ングの差分時間のみとなる。そして、この差分時間は、
ＧＰＳ衛星の高度のずれなどを考慮しても約２０ミリ秒
である。そのため、従来の同一衛星内フレーム同期の場
合に比べて、最低限（６秒−２０ミリ秒）分だけは早期
にフレーム同期が実現できる。
にし、測位を開始するまでの時間を短縮することのでき
るＧＰＳ受信装置を提供する。 【解決手段】従来の同一衛星内フレーム同期の場合
（ａ）は、６秒毎に出現するサブフレーム中に存在する
同期確立用データを複数取得する必要がある。それに対
して、本発明の衛星間フレーム同期確立処理の場合
（ｂ）は、複数のＧＰＳ衛星からの衛星データ中の同期
確立用データ同士の一致を判断するため、従来の６秒に
相当する時間が、それら複数の衛星データの送信タイミ
ングの差分時間のみとなる。そして、この差分時間は、
ＧＰＳ衛星の高度のずれなどを考慮しても約２０ミリ秒
である。そのため、従来の同一衛星内フレーム同期の場
合に比べて、最低限（６秒−２０ミリ秒）分だけは早期
にフレーム同期が実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳ（Global P
ositioning System ）の人工衛星からの電波を受信し
て、その受信地点の位置を検出するためのＧＰＳ受信装
置に関する。
ositioning System ）の人工衛星からの電波を受信し
て、その受信地点の位置を検出するためのＧＰＳ受信装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、アメリカ軍用に開発されたＧＰＳ
を利用して、自動車等の位置を検出することが民間用に
おいても盛んになされている。ＧＰＳにおいて衛星捕捉
から測位までの概略は次のようである。すなわち、現在
時刻とＧＰＳ受信装置の現在位置とから、上空に存在す
るＧＰＳ衛星を推定し、推定されたＧＰＳ衛星の軌道情
報からドップラー効果の影響を考慮して受信周波数を推
定する。こうして最低３個のＧＰＳ衛星の捕捉に成功す
ると、測位可能となる。測位を行うには、ＧＰＳ衛星か
ら送信されるデータ（以下、衛星データと呼ぶ。）に対
して同期を取り、衛星データ中に含まれる時刻情報を取
り出し、ＧＰＳ受信装置内の現在時刻とに基づいて［衛
星〜ＧＰＳ受信装置間の距離］を測定する。それと共
に、衛星データ中の詳細軌道情報（エフェメリスとも呼
ばれる）を取り出して衛星位置を計算する。この衛星位
置を３個（理想は４個）のＧＰＳ衛星に対して計算し、
各衛星の位置および送信時刻とに基づいて、３つあるい
は４つの連立方程式を立て、その解を収束計算を行なう
ことにより数値的に求める。
を利用して、自動車等の位置を検出することが民間用に
おいても盛んになされている。ＧＰＳにおいて衛星捕捉
から測位までの概略は次のようである。すなわち、現在
時刻とＧＰＳ受信装置の現在位置とから、上空に存在す
るＧＰＳ衛星を推定し、推定されたＧＰＳ衛星の軌道情
報からドップラー効果の影響を考慮して受信周波数を推
定する。こうして最低３個のＧＰＳ衛星の捕捉に成功す
ると、測位可能となる。測位を行うには、ＧＰＳ衛星か
ら送信されるデータ（以下、衛星データと呼ぶ。）に対
して同期を取り、衛星データ中に含まれる時刻情報を取
り出し、ＧＰＳ受信装置内の現在時刻とに基づいて［衛
星〜ＧＰＳ受信装置間の距離］を測定する。それと共
に、衛星データ中の詳細軌道情報（エフェメリスとも呼
ばれる）を取り出して衛星位置を計算する。この衛星位
置を３個（理想は４個）のＧＰＳ衛星に対して計算し、
各衛星の位置および送信時刻とに基づいて、３つあるい
は４つの連立方程式を立て、その解を収束計算を行なう
ことにより数値的に求める。
【０００３】上述した詳細軌道情報は通常４時間程度有
効である。そのため、ＧＰＳ受信装置内にバックアップ
メモリを持ち、詳細軌道情報を保持しておけば、短時間
の電源オフ状態が存在しても、その後、詳細軌道情報を
再度収集する必要がない。したがって、ＧＰＳ受信装置
は、短時間電源オフ後の再起動においては衛星データ中
からは時刻情報を取り出すだけでよいため、測位開始時
間を早くできる。このような再起動を一般に「ホットス
タート」と呼んでいる。
効である。そのため、ＧＰＳ受信装置内にバックアップ
メモリを持ち、詳細軌道情報を保持しておけば、短時間
の電源オフ状態が存在しても、その後、詳細軌道情報を
再度収集する必要がない。したがって、ＧＰＳ受信装置
は、短時間電源オフ後の再起動においては衛星データ中
からは時刻情報を取り出すだけでよいため、測位開始時
間を早くできる。このような再起動を一般に「ホットス
タート」と呼んでいる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このホ
ットスタートで時刻情報を取り出すにも、衛星データに
対して同期を取る必要がある。ここで、衛星データのフ
ォーマットについて説明する。図５に示すように、衛星
データは１フレームが５サブフレームで構成されてお
り、さらに１サブフレーム（＝６秒）は１０ワードで構
成されている。各サブフレームの最初のワードはＴＬＭ
ワードであり、次のワードはＨＯＷ（ハンドオーバーワ
ード）である。したがって、送信データ中においてサブ
フレームの現れる間隔、すなわち６秒毎にＴＬＭとＨＯ
Ｗが出現することとなる。
ットスタートで時刻情報を取り出すにも、衛星データに
対して同期を取る必要がある。ここで、衛星データのフ
ォーマットについて説明する。図５に示すように、衛星
データは１フレームが５サブフレームで構成されてお
り、さらに１サブフレーム（＝６秒）は１０ワードで構
成されている。各サブフレームの最初のワードはＴＬＭ
ワードであり、次のワードはＨＯＷ（ハンドオーバーワ
ード）である。したがって、送信データ中においてサブ
フレームの現れる間隔、すなわち６秒毎にＴＬＭとＨＯ
Ｗが出現することとなる。
【０００５】ＧＰＳ衛星から送信されるデータに対して
誤同期を防止しつつ同期を確立するためには、（ＴＬＭ
ワード内にある）サブフレーム先頭のプリアンブルコー
ドの確認、（ＨＯＷ内にある）サブフレームＩＤ及びパ
リティのチェックなど、サブフレーム単位でのデータ同
期確認が必要である。したがって、フレーム同期によっ
て同期確立を行うためには、最低限、１サブフレーム分
（６秒）以上の時間を要していた。つまり、６秒毎に出
現するプリアンブルコード及びパリティを取得して、そ
れらの一致を判断する必要がある。この場合、１ワード
が０．６秒であるため、ＴＬＭとＨＯＷの２ワードを取
得するのに１．２秒要する。したがって、一致を判断す
る２フレーム分のプリアンブルコード及びパリティを取
得するには、少なくとも７．２秒かかることとなる。
誤同期を防止しつつ同期を確立するためには、（ＴＬＭ
ワード内にある）サブフレーム先頭のプリアンブルコー
ドの確認、（ＨＯＷ内にある）サブフレームＩＤ及びパ
リティのチェックなど、サブフレーム単位でのデータ同
期確認が必要である。したがって、フレーム同期によっ
て同期確立を行うためには、最低限、１サブフレーム分
（６秒）以上の時間を要していた。つまり、６秒毎に出
現するプリアンブルコード及びパリティを取得して、そ
れらの一致を判断する必要がある。この場合、１ワード
が０．６秒であるため、ＴＬＭとＨＯＷの２ワードを取
得するのに１．２秒要する。したがって、一致を判断す
る２フレーム分のプリアンブルコード及びパリティを取
得するには、少なくとも７．２秒かかることとなる。
【０００６】そこで本発明は、上記の問題に鑑みなされ
たものであり、ホットスタート時の衛星データとの同期
確立を早期に行えるようにし、本来の目的である測位を
開始するまでの時間を短縮することのできるＧＰＳ受信
装置を提供することを目的とする。
たものであり、ホットスタート時の衛星データとの同期
確立を早期に行えるようにし、本来の目的である測位を
開始するまでの時間を短縮することのできるＧＰＳ受信
装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するためになされた請求項１記載のＧＰＳ受信装
置は、複数のチャンネルにおいてそれぞれＧＰＳ衛星を
捕捉することができ、その捕捉したＧＰＳ衛星からの衛
星データから取り出した時刻情報と、ＧＰＳ受信装置側
にて計時した現在時刻とに基づいて、ＧＰＳ衛星と現在
位置（ＧＰＳ受信装置）との間の距離を測定する。また
衛星データに含まれる詳細軌道情報（エフェメリス）を
取り出して衛星位置を計算し、さらに前記測定した距離
を加味して、ＧＰＳ受信装置の位置を算出する。
を達成するためになされた請求項１記載のＧＰＳ受信装
置は、複数のチャンネルにおいてそれぞれＧＰＳ衛星を
捕捉することができ、その捕捉したＧＰＳ衛星からの衛
星データから取り出した時刻情報と、ＧＰＳ受信装置側
にて計時した現在時刻とに基づいて、ＧＰＳ衛星と現在
位置（ＧＰＳ受信装置）との間の距離を測定する。また
衛星データに含まれる詳細軌道情報（エフェメリス）を
取り出して衛星位置を計算し、さらに前記測定した距離
を加味して、ＧＰＳ受信装置の位置を算出する。
【０００８】また、前記衛星データから取り出した詳細
軌道情報を記憶しておくことで、いわゆるホットスター
トを実行できる。すなわち、詳細軌道情報は一般に４時
間程度有効であるため、短時間の電源オフ状態が存在し
ても、その後、再起動した場合、記憶されている詳細軌
道情報が所定の有効期間内に取得されたものである場合
には、新たに衛星データから取り出すのではなく、その
記憶されている詳細軌道情報を用いて前記測位を行う。
これにより、ＧＰＳ受信装置は、短時間電源オフ後の再
起動においては衛星データ中からは時刻情報を取り出す
だけでよいため、測位開始時間を早くできる。
軌道情報を記憶しておくことで、いわゆるホットスター
トを実行できる。すなわち、詳細軌道情報は一般に４時
間程度有効であるため、短時間の電源オフ状態が存在し
ても、その後、再起動した場合、記憶されている詳細軌
道情報が所定の有効期間内に取得されたものである場合
には、新たに衛星データから取り出すのではなく、その
記憶されている詳細軌道情報を用いて前記測位を行う。
これにより、ＧＰＳ受信装置は、短時間電源オフ後の再
起動においては衛星データ中からは時刻情報を取り出す
だけでよいため、測位開始時間を早くできる。
【０００９】但し、このホットスタートで時刻情報を取
り出すにも、衛星データに対して同期を取る必要があ
る。そこで請求項１に係るＧＰＳ受信装置は、この同期
確立に関して特徴的な処理を行う。すなわち、詳細軌道
情報が記憶されている複数のＧＰＳ衛星を所定時間内に
捕捉できた場合には、その複数のＧＰＳ衛星からの衛星
データ中の所定データ同士の一致を判断して衛星データ
に対するフレーム同期を確立するのである。これを「衛
星間フレーム同期確立処理」と呼ぶこととする。
り出すにも、衛星データに対して同期を取る必要があ
る。そこで請求項１に係るＧＰＳ受信装置は、この同期
確立に関して特徴的な処理を行う。すなわち、詳細軌道
情報が記憶されている複数のＧＰＳ衛星を所定時間内に
捕捉できた場合には、その複数のＧＰＳ衛星からの衛星
データ中の所定データ同士の一致を判断して衛星データ
に対するフレーム同期を確立するのである。これを「衛
星間フレーム同期確立処理」と呼ぶこととする。
【００１０】従来は同一衛星からの衛星データを構成す
る複数フレーム中の所定データ同士の一致を判断してフ
レーム同期を確立していた。これを「同一衛星内フレー
ム同期確立処理」と呼ぶこととすると、本発明の衛星間
フレーム同期確立処理は、従来方式である同一衛星内フ
レーム同期確立処理に対して、次のようなメリットがあ
る。
る複数フレーム中の所定データ同士の一致を判断してフ
レーム同期を確立していた。これを「同一衛星内フレー
ム同期確立処理」と呼ぶこととすると、本発明の衛星間
フレーム同期確立処理は、従来方式である同一衛星内フ
レーム同期確立処理に対して、次のようなメリットがあ
る。
【００１１】すなわち、従来の同一衛星内フレーム同期
の場合は、上述したように、６秒毎に出現するサブフレ
ーム中に存在するプリアンブルコード、サブフレームＩ
Ｄ及びパリティを取得するためには、ＴＬＭとＨＯＷの
２ワードの取得に１．２秒要することを加味すると、少
なくとも７．２秒かかることとなる。それに対して、請
求項１に係る衛星間フレーム同期確立処理の場合は、複
数のＧＰＳ衛星からの衛星データ中の所定データ（従来
と同じＴＬＭ内のプリアンブルコードとＨＯＷ内のサブ
フレームＩＤ及びパリティ）同士の一致を判断するた
め、それら複数の衛星データを受信できればよい。
の場合は、上述したように、６秒毎に出現するサブフレ
ーム中に存在するプリアンブルコード、サブフレームＩ
Ｄ及びパリティを取得するためには、ＴＬＭとＨＯＷの
２ワードの取得に１．２秒要することを加味すると、少
なくとも７．２秒かかることとなる。それに対して、請
求項１に係る衛星間フレーム同期確立処理の場合は、複
数のＧＰＳ衛星からの衛星データ中の所定データ（従来
と同じＴＬＭ内のプリアンブルコードとＨＯＷ内のサブ
フレームＩＤ及びパリティ）同士の一致を判断するた
め、それら複数の衛星データを受信できればよい。
【００１２】ここで、衛星間フレーム同期確立処理を行
うために複数のＧＰＳ衛星を捕捉する場合に要する時間
を考えてみる。ＧＰＳ衛星と地上にあるＧＰＳ受信装置
との距離は、約２０２００Ｋｍ〜約２５８００Ｋｍであ
る。この差の５６００Ｋｍによる電波の到達時間の変動
は約１８．７ミリ秒である。そして、ＧＰＳ衛星間の時
計の同期変動は１ミリ秒以内に制御されているため、両
者を合わせた１９．７ミリ秒が複数の衛星データの送信
タイミングの最大ずれ時間である。
うために複数のＧＰＳ衛星を捕捉する場合に要する時間
を考えてみる。ＧＰＳ衛星と地上にあるＧＰＳ受信装置
との距離は、約２０２００Ｋｍ〜約２５８００Ｋｍであ
る。この差の５６００Ｋｍによる電波の到達時間の変動
は約１８．７ミリ秒である。そして、ＧＰＳ衛星間の時
計の同期変動は１ミリ秒以内に制御されているため、両
者を合わせた１９．７ミリ秒が複数の衛星データの送信
タイミングの最大ずれ時間である。
【００１３】したがって、ＴＬＭとＨＯＷの２ワードを
取得するのに１．２秒要することは従来と同じである
が、従来の同一衛星データにおけるサブフレーム出現間
隔の６秒に対して、請求項１に係るＧＰＳ受信装置では
約２０ミリ秒となるので、最低限「６秒−２０ミリ秒」
すなわちほぼ６秒分だけは早期にフレーム同期が実現で
きる。このようにホットスタート時の衛星データとの同
期確立を早期に行えれば、本来の目的である測位を開始
するまでの時間を短縮することができる。
取得するのに１．２秒要することは従来と同じである
が、従来の同一衛星データにおけるサブフレーム出現間
隔の６秒に対して、請求項１に係るＧＰＳ受信装置では
約２０ミリ秒となるので、最低限「６秒−２０ミリ秒」
すなわちほぼ６秒分だけは早期にフレーム同期が実現で
きる。このようにホットスタート時の衛星データとの同
期確立を早期に行えれば、本来の目的である測位を開始
するまでの時間を短縮することができる。
【００１４】ところで、上述の説明では、詳細軌道情報
が記憶されている複数のＧＰＳ衛星を所定時間内に捕捉
でき、さらにその複数のＧＰＳ衛星からの衛星データ中
の所定データ同士が一致していれば前記同一衛星内フレ
ーム同期を行うこととしたが、複数のＧＰＳ衛星を所定
時間内に捕捉できても、その複数のＧＰＳ衛星からの衛
星データ中の所定データ同士が一致しない場合も考えら
れる。したがって、その場合には、請求項２に示すよう
に、記憶手段に記憶されている詳細軌道情報を消去し、
新たな詳細軌道情報を取得する。
が記憶されている複数のＧＰＳ衛星を所定時間内に捕捉
でき、さらにその複数のＧＰＳ衛星からの衛星データ中
の所定データ同士が一致していれば前記同一衛星内フレ
ーム同期を行うこととしたが、複数のＧＰＳ衛星を所定
時間内に捕捉できても、その複数のＧＰＳ衛星からの衛
星データ中の所定データ同士が一致しない場合も考えら
れる。したがって、その場合には、請求項２に示すよう
に、記憶手段に記憶されている詳細軌道情報を消去し、
新たな詳細軌道情報を取得する。
【００１５】一方、詳細軌道情報が記憶されている複数
のＧＰＳ衛星自体を、所定時間内に捕捉できない場合も
ある。したがって、その場合は請求項３に示すように、
上述した「同一衛星内フレーム同期確立処理」を実行す
ればよい。すなわち、まずは新規方式である「衛星間フ
レーム同期確立処理」を試み、それが実行できないよう
な状況であれば、従来方式の「同一衛星内フレーム同期
確立処理」を実行するのである。このようにすれば、条
件を満たせば、短時間で起動可能な衛星間フレーム同期
確立処理を行って、そのメリット（測位開始が早期化さ
れる）を享受でき、条件を満たさなくても、従来通りの
同一衛星内フレーム同期確立処理ができるため、最低
限、従来と同等の測位開始までの時間は確保できる。
のＧＰＳ衛星自体を、所定時間内に捕捉できない場合も
ある。したがって、その場合は請求項３に示すように、
上述した「同一衛星内フレーム同期確立処理」を実行す
ればよい。すなわち、まずは新規方式である「衛星間フ
レーム同期確立処理」を試み、それが実行できないよう
な状況であれば、従来方式の「同一衛星内フレーム同期
確立処理」を実行するのである。このようにすれば、条
件を満たせば、短時間で起動可能な衛星間フレーム同期
確立処理を行って、そのメリット（測位開始が早期化さ
れる）を享受でき、条件を満たさなくても、従来通りの
同一衛星内フレーム同期確立処理ができるため、最低
限、従来と同等の測位開始までの時間は確保できる。
【００１６】なお、ＧＰＳ衛星を捕捉するための捕捉手
段は、少なくとも４つのチャンネルを有していることが
好ましい。これは、ＧＰＳ衛星の位置に関して経度、緯
度、高度の３次元測位を行うためには、ＧＰＳ受信装置
における時刻誤差を考慮した場合、最低４つの衛星デー
タが必要だからである。
段は、少なくとも４つのチャンネルを有していることが
好ましい。これは、ＧＰＳ衛星の位置に関して経度、緯
度、高度の３次元測位を行うためには、ＧＰＳ受信装置
における時刻誤差を考慮した場合、最低４つの衛星デー
タが必要だからである。
【００１７】また、衛星間フレーム同期確立処理を行う
ために捕捉すべき複数のＧＰＳ衛星は少なくとも３つで
あることが好ましい。理論上は２つでもフレーム同期を
確立できるが、より信頼性の高い同期確立を実現するた
めには、３つ以上で行うことが適切だからである。
ために捕捉すべき複数のＧＰＳ衛星は少なくとも３つで
あることが好ましい。理論上は２つでもフレーム同期を
確立できるが、より信頼性の高い同期確立を実現するた
めには、３つ以上で行うことが適切だからである。
【００１８】ところで、捕捉手段による衛星捕捉に際し
ては、請求項６に示すような手法を採用することが考え
られる。すなわち、衛星データから取り出した概略軌道
データ（オルマナック）及び測位手段にて測位された
（従前の）ＧＰＳ受信装置の位置と、現在時刻とに基づ
いて飛来予測したＧＰＳ衛星をサーチするのである。仮
に、前回、ＧＰＳ受信装置の電源がオフされてから今回
の起動時までの間に、全くＧＰＳ受信装置が移動されて
いなければ、これらに基づいて予測したＧＰＳ衛星を捕
捉できる可能性が高い。したがって、飛来予測せずにサ
ーチする場合に比べて捕捉できるまでの時間が短縮でき
る。
ては、請求項６に示すような手法を採用することが考え
られる。すなわち、衛星データから取り出した概略軌道
データ（オルマナック）及び測位手段にて測位された
（従前の）ＧＰＳ受信装置の位置と、現在時刻とに基づ
いて飛来予測したＧＰＳ衛星をサーチするのである。仮
に、前回、ＧＰＳ受信装置の電源がオフされてから今回
の起動時までの間に、全くＧＰＳ受信装置が移動されて
いなければ、これらに基づいて予測したＧＰＳ衛星を捕
捉できる可能性が高い。したがって、飛来予測せずにサ
ーチする場合に比べて捕捉できるまでの時間が短縮でき
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された実施例
について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の
形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発
明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得るこ
とは言うまでもない。
について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の
形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発
明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得るこ
とは言うまでもない。
【００２０】図１は一実施例としてのＧＰＳ受信装置２
の概略を示すブロック図である。ＧＰＳ受信装置２は、
ＧＰＳ衛星からの電波を受信するアンテナ１２と、高周
波処理回路１４と、データ復調回路１６と、メモリ１８
と、中央演算処理装置（本図ではＣＰＵと記載）２０
と、リアルタイムクロック（本図ではＲＴＣと記載）２
２とを備えている。
の概略を示すブロック図である。ＧＰＳ受信装置２は、
ＧＰＳ衛星からの電波を受信するアンテナ１２と、高周
波処理回路１４と、データ復調回路１６と、メモリ１８
と、中央演算処理装置（本図ではＣＰＵと記載）２０
と、リアルタイムクロック（本図ではＲＴＣと記載）２
２とを備えている。
【００２１】高周波処理回路１４は、アンテナ１２にて
受信された衛星電波を増幅するもので、同時に受信信号
より低い周波数の中間周波に変換する。また、データ復
調回路１６は８ＣＨ分備えられており、これにより最大
で８個のＧＰＳ衛星からの電波を並列に復調可能とす
る。
受信された衛星電波を増幅するもので、同時に受信信号
より低い周波数の中間周波に変換する。また、データ復
調回路１６は８ＣＨ分備えられており、これにより最大
で８個のＧＰＳ衛星からの電波を並列に復調可能とす
る。
【００２２】メモリ１８は、後述する処理を実現するた
めのプログラムが格納されたＲＯＭ１８ａや、測位演算
に必要な変数の記憶領域として用いられるＲＡＭ１８ｂ
や、受信した衛星データ中より得た詳細軌道情報（エフ
ェメリス）、概略軌道情報（オルマナック）及び測位さ
れた位置などを電源がオフされた状態でも記憶するため
のバックアップメモリ１８ｃからなる。
めのプログラムが格納されたＲＯＭ１８ａや、測位演算
に必要な変数の記憶領域として用いられるＲＡＭ１８ｂ
や、受信した衛星データ中より得た詳細軌道情報（エフ
ェメリス）、概略軌道情報（オルマナック）及び測位さ
れた位置などを電源がオフされた状態でも記憶するため
のバックアップメモリ１８ｃからなる。
【００２３】ここで、ＧＰＳ衛星から送信される衛星デ
ータのフォーマットについて図５を参照して説明する。
衛星データは３０秒周期で送信されるものであり、図５
（ａ）に示すように、１フレーム（＝３０秒）が５サブ
フレームで構成されている。さらに１サブフレーム（＝
６秒）は１０ワード（＝３００ビット）で構成されてい
る。
ータのフォーマットについて図５を参照して説明する。
衛星データは３０秒周期で送信されるものであり、図５
（ａ）に示すように、１フレーム（＝３０秒）が５サブ
フレームで構成されている。さらに１サブフレーム（＝
６秒）は１０ワード（＝３００ビット）で構成されてい
る。
【００２４】各サブフレームの最初のワードはＴＬＭワ
ードであり、次のワードはＨＯＷ（ハンドオーバーワー
ド）である。残りのワードについては、第１〜第３サブ
フレームの場合は詳細軌道情報（エフェメリス）である
が、第４，５ワードについては概略軌道情報（オルマナ
ック）その他のデータが含まれている。
ードであり、次のワードはＨＯＷ（ハンドオーバーワー
ド）である。残りのワードについては、第１〜第３サブ
フレームの場合は詳細軌道情報（エフェメリス）である
が、第４，５ワードについては概略軌道情報（オルマナ
ック）その他のデータが含まれている。
【００２５】図５（ｂ）に示すように、ＴＬＭワード
は、その先頭に、サブフレームの先頭識別コードである
プリアンブルコード（１６進で８ビット固定）があり、
続いてＴＬＭメッセージ、予約ビット、パリティなどが
含まれている。また、図５（ｃ）に示すように、ＨＯＷ
は、その先頭に、ＴＯＷメッセージ（データ送信時刻：
サブフレームの送信時刻を規定するものであり、サブフ
レーム毎に１加算される）があり、それ以外にもサブフ
レームＩＤや調整用ビットあるいはパリティなどが含ま
れている。なお、ＨＯＷのパリティは２５ビット目から
３０ビットまでの６ビットで構成されているが、この内
の２９，３０ビット目は必ず０にされている。そして、
調整用ビットは、この２９，３０ビット目を０にするた
めのものである。
は、その先頭に、サブフレームの先頭識別コードである
プリアンブルコード（１６進で８ビット固定）があり、
続いてＴＬＭメッセージ、予約ビット、パリティなどが
含まれている。また、図５（ｃ）に示すように、ＨＯＷ
は、その先頭に、ＴＯＷメッセージ（データ送信時刻：
サブフレームの送信時刻を規定するものであり、サブフ
レーム毎に１加算される）があり、それ以外にもサブフ
レームＩＤや調整用ビットあるいはパリティなどが含ま
れている。なお、ＨＯＷのパリティは２５ビット目から
３０ビットまでの６ビットで構成されているが、この内
の２９，３０ビット目は必ず０にされている。そして、
調整用ビットは、この２９，３０ビット目を０にするた
めのものである。
【００２６】なお、実施例と特許請求の範囲との対応関
係は以下の通りである。特許請求の範囲の「捕捉手段」
としては、アンテナ１２、高周波処理回路１４、データ
復調回路１６が相当し、「計時手段」としてはＲＴＣ２
２が相当する。また、「距離測定手段」、「測位手段」
及び「同期確立手段」としてはＣＰＵ２０が相当し、
「記憶手段」としてはバックアップメモリ１８ｃが相当
する。
係は以下の通りである。特許請求の範囲の「捕捉手段」
としては、アンテナ１２、高周波処理回路１４、データ
復調回路１６が相当し、「計時手段」としてはＲＴＣ２
２が相当する。また、「距離測定手段」、「測位手段」
及び「同期確立手段」としてはＣＰＵ２０が相当し、
「記憶手段」としてはバックアップメモリ１８ｃが相当
する。
【００２７】続いて、ＧＰＳ受信装置２の動作について
説明する。図２のフローチャートに示すように、ＧＰＳ
受信装置２が起動されると、まずデータ復調回路１６の
ＣＨ０〜７に捕捉させるＧＰＳ衛星を設定する衛星割付
処理が行なわれる（Ｓ１０）。この衛星割付処理とは、
ＧＰＳ受信装置２の上空を飛来すると予測されるＧＰＳ
衛星をＣＨ０、ＣＨ１、……ＣＨ７と割り付けることで
ある。なお、このとき飛来すると予測される衛星は、Ｒ
ＴＣ２２の時刻（現在時刻）と、バックアップメモリ１
８ｃに記憶されている概略軌道情報（オルマナック）、
及び以前ＧＰＳ受信装置２が起動されていた時の最後に
測位され、やはりバックアップメモリ１８ｃに記憶され
ている位置（概略の現在位置）とから算出する。仮に、
前回、ＧＰＳ受信装置２の電源がオフされてから今回の
起動時までの間に、全くＧＰＳ受信装置２が移動されて
おらず、且つＲＴＣ２２の時刻も大幅に狂っていなけれ
ば、これらから算出される飛来予測は、信頼性の高いも
のとなる。こうして、算出された衛星が最大８個データ
復調回路１６のＣＨ０〜７に割り付けられる。なお、事
情に応じて割付数を８個未満としてもよい。
説明する。図２のフローチャートに示すように、ＧＰＳ
受信装置２が起動されると、まずデータ復調回路１６の
ＣＨ０〜７に捕捉させるＧＰＳ衛星を設定する衛星割付
処理が行なわれる（Ｓ１０）。この衛星割付処理とは、
ＧＰＳ受信装置２の上空を飛来すると予測されるＧＰＳ
衛星をＣＨ０、ＣＨ１、……ＣＨ７と割り付けることで
ある。なお、このとき飛来すると予測される衛星は、Ｒ
ＴＣ２２の時刻（現在時刻）と、バックアップメモリ１
８ｃに記憶されている概略軌道情報（オルマナック）、
及び以前ＧＰＳ受信装置２が起動されていた時の最後に
測位され、やはりバックアップメモリ１８ｃに記憶され
ている位置（概略の現在位置）とから算出する。仮に、
前回、ＧＰＳ受信装置２の電源がオフされてから今回の
起動時までの間に、全くＧＰＳ受信装置２が移動されて
おらず、且つＲＴＣ２２の時刻も大幅に狂っていなけれ
ば、これらから算出される飛来予測は、信頼性の高いも
のとなる。こうして、算出された衛星が最大８個データ
復調回路１６のＣＨ０〜７に割り付けられる。なお、事
情に応じて割付数を８個未満としてもよい。
【００２８】続くＳ２０では、Ｓ１０にて割り付けたＧ
ＰＳ衛星の詳細軌道情報がバックアップメモリ１８ｃに
あれば、それを読み出す。この際、全てのＧＰＳ衛星に
対する詳細軌道情報が存在する場合もあれば、一部のＧ
ＰＳ衛星に対する詳細軌道情報しか存在しない場合もあ
る。もちろん、どのＧＰＳ衛星に対する詳細軌道情報も
存在しない場合もある。
ＰＳ衛星の詳細軌道情報がバックアップメモリ１８ｃに
あれば、それを読み出す。この際、全てのＧＰＳ衛星に
対する詳細軌道情報が存在する場合もあれば、一部のＧ
ＰＳ衛星に対する詳細軌道情報しか存在しない場合もあ
る。もちろん、どのＧＰＳ衛星に対する詳細軌道情報も
存在しない場合もある。
【００２９】そして、Ｓ３０，Ｓ４０では、Ｓ１０にて
捕捉対象のＧＰＳ衛星を割り付けたＣＨ毎に所定の処理
を行う。概略的に説明すると、ＣＨ毎に衛星の捕捉や衛
星データの収集などを行い、定期的にＣＨ毎に捕捉状況
やデータ収集状況あるいは収集データの取り込みなどを
行う。
捕捉対象のＧＰＳ衛星を割り付けたＣＨ毎に所定の処理
を行う。概略的に説明すると、ＣＨ毎に衛星の捕捉や衛
星データの収集などを行い、定期的にＣＨ毎に捕捉状況
やデータ収集状況あるいは収集データの取り込みなどを
行う。
【００３０】ここで、衛星毎に行われる処理（Ｓ４０）
について、図４のフローチャートを参照して説明する。
最初のステップＳ４０１では、バックアップメモリ１８
ｃに該当するＧＰＳ衛星についての詳細軌道情報が記憶
されているか否かを判断する。そして、詳細軌道情報が
記憶されている場合には（４０１：ＹＥＳ）、ＧＰＳ衛
星を捕捉したか否かを判断し（Ｓ４０２）、まだ捕捉し
ていなければ（Ｓ４０２：ＮＯ）、Ｓ４０８へ移行して
衛星をサーチする処理を行い、その後、本ルーチンを抜
ける。
について、図４のフローチャートを参照して説明する。
最初のステップＳ４０１では、バックアップメモリ１８
ｃに該当するＧＰＳ衛星についての詳細軌道情報が記憶
されているか否かを判断する。そして、詳細軌道情報が
記憶されている場合には（４０１：ＹＥＳ）、ＧＰＳ衛
星を捕捉したか否かを判断し（Ｓ４０２）、まだ捕捉し
ていなければ（Ｓ４０２：ＮＯ）、Ｓ４０８へ移行して
衛星をサーチする処理を行い、その後、本ルーチンを抜
ける。
【００３１】ここで、Ｓ４０８にて行なわれる衛星サー
チ処理について、図５のフローチャートを用いて説明す
る。本処理が起動されると、まずＳ４０８１にて衛星周
波数の初期設定が行なわれる。これは捕捉対象となるＧ
ＰＳ衛星について各キャリア受信周波数（以下、単に受
信周波数という）ｆ０を算出するもので、仰角を算出し
たときと同様、ＲＴＣ２２の時刻（現在時刻）と、バッ
クアップメモリ１８ｃに記憶されている概略軌道情報
（オルマナック）、及び以前ＧＰＳ受信装置２が起動さ
れていた時の最後に測位され、やはりバックアップメモ
リ１８ｃに記憶されている位置（概略の現在位置）とか
ら算出する。
チ処理について、図５のフローチャートを用いて説明す
る。本処理が起動されると、まずＳ４０８１にて衛星周
波数の初期設定が行なわれる。これは捕捉対象となるＧ
ＰＳ衛星について各キャリア受信周波数（以下、単に受
信周波数という）ｆ０を算出するもので、仰角を算出し
たときと同様、ＲＴＣ２２の時刻（現在時刻）と、バッ
クアップメモリ１８ｃに記憶されている概略軌道情報
（オルマナック）、及び以前ＧＰＳ受信装置２が起動さ
れていた時の最後に測位され、やはりバックアップメモ
リ１８ｃに記憶されている位置（概略の現在位置）とか
ら算出する。
【００３２】こうして受信周波数ｆ０が設定されると、
Ｓ４０８２に進み、Ｃ／Ａコード同期位相サーチを行な
う。ＧＰＳ衛星からの航法メッセージは、スペクトル拡
散信号として送信されており、Ｃ／Ａコードは、航法メ
ッセージの変調に用いられている符号の一つであり、
「１」「０」を所定の配列で１０２３個並べたものとな
っている（この「１」「０」の１つ１つをチップとい
う）。航法メッセージを取り出すためには、キャリアに
どのような位相でＣ／Ａコードが乗せられているかを検
出する必要がある。これには捕捉対象とする衛星のＣ／
Ａコードと同形式のＣ／Ａコードをデータ復調回路１６
内で発生させ、且つＣ／Ａコードの位相を変更させつ
つ、受信したスペクトル拡散信号との相関値を測定する
ことにより行なう。
Ｓ４０８２に進み、Ｃ／Ａコード同期位相サーチを行な
う。ＧＰＳ衛星からの航法メッセージは、スペクトル拡
散信号として送信されており、Ｃ／Ａコードは、航法メ
ッセージの変調に用いられている符号の一つであり、
「１」「０」を所定の配列で１０２３個並べたものとな
っている（この「１」「０」の１つ１つをチップとい
う）。航法メッセージを取り出すためには、キャリアに
どのような位相でＣ／Ａコードが乗せられているかを検
出する必要がある。これには捕捉対象とする衛星のＣ／
Ａコードと同形式のＣ／Ａコードをデータ復調回路１６
内で発生させ、且つＣ／Ａコードの位相を変更させつ
つ、受信したスペクトル拡散信号との相関値を測定する
ことにより行なう。
【００３３】Ｓ４０８２の処理の結果、同期が取れたか
どうかを判定し（Ｓ４０８３）、同期が取れていれば
（Ｓ４０８３：ＹＥＳ）、本処理ルーチンを終了して図
３の処理に復帰する。一方、非同期であれば（Ｓ４０８
３：ＮＯ）、Ｓ４０８４に進み、受信周波数を変更す
る。このＳ４０８４にて周波数を変更させる態様として
は、はじめはＳ４０８１にて設定された受信周波数ｆ０
よりも少し（例えば１ｋＨｚ）高い周波数ｆ１にし、同
期が取れなければ、今度は逆に受信周波数ｆ０よりも少
し低い周波数ｆ２にし、それでも同期が取れなければ、
周波数ｆ１よりも更に高い周波数ｆ３にする、等が考え
られる。但し、周波数ｆ０からある程度かけ離れた値に
なったら、再びｆ０に戻し、周期的にサーチすると良
い。
どうかを判定し（Ｓ４０８３）、同期が取れていれば
（Ｓ４０８３：ＹＥＳ）、本処理ルーチンを終了して図
３の処理に復帰する。一方、非同期であれば（Ｓ４０８
３：ＮＯ）、Ｓ４０８４に進み、受信周波数を変更す
る。このＳ４０８４にて周波数を変更させる態様として
は、はじめはＳ４０８１にて設定された受信周波数ｆ０
よりも少し（例えば１ｋＨｚ）高い周波数ｆ１にし、同
期が取れなければ、今度は逆に受信周波数ｆ０よりも少
し低い周波数ｆ２にし、それでも同期が取れなければ、
周波数ｆ１よりも更に高い周波数ｆ３にする、等が考え
られる。但し、周波数ｆ０からある程度かけ離れた値に
なったら、再びｆ０に戻し、周期的にサーチすると良
い。
【００３４】つまり衛星捕捉サーチ処理においては、各
衛星の受信周波数を推定し、推定した各周波数について
Ｃ／Ａコードの同期位相サーチを行ない、同期が取れな
ければ受信周波数を変更することにより、キャリア周波
数のサーチ及びＣ／Ａコードの同期位相サーチを並行し
て行なう処理となっている。
衛星の受信周波数を推定し、推定した各周波数について
Ｃ／Ａコードの同期位相サーチを行ない、同期が取れな
ければ受信周波数を変更することにより、キャリア周波
数のサーチ及びＣ／Ａコードの同期位相サーチを並行し
て行なう処理となっている。
【００３５】図３の処理説明に戻り、Ｓ４０２にて肯定
判断、すなわち衛星を捕捉している場合には、Ｓ４０３
へ移行して同期確立用データを収集したかどうかを判断
する。この同期確立用データとは、図５を参照して既に
説明した衛星データフォーマット中における、ＴＬＭワ
ード内のプリアンブルコードと、ＨＯＷ内のＴＯＷメッ
セージ、サブフレームＩＤ及び２９，３０ビット目のパ
リティ（＝０）を指す。同期確立用データの使用に先立
って、ＴＬＭ、ＨＯＷそれぞれのパリティが正常である
ことを確認する。
判断、すなわち衛星を捕捉している場合には、Ｓ４０３
へ移行して同期確立用データを収集したかどうかを判断
する。この同期確立用データとは、図５を参照して既に
説明した衛星データフォーマット中における、ＴＬＭワ
ード内のプリアンブルコードと、ＨＯＷ内のＴＯＷメッ
セージ、サブフレームＩＤ及び２９，３０ビット目のパ
リティ（＝０）を指す。同期確立用データの使用に先立
って、ＴＬＭ、ＨＯＷそれぞれのパリティが正常である
ことを確認する。
【００３６】この同期確立用データを収集できていない
場合には（Ｓ４０３：ＮＯ）、衛星データの収集を（続
けて）行い（Ｓ４０７）、その後、本ルーチンを抜け
る。また、同期確立用データを収集できた場合には（Ｓ
４０３：ＹＥＳ）、このＧＰＳ衛星を「測位使用仮可
能」とする（Ｓ４０４）。
場合には（Ｓ４０３：ＮＯ）、衛星データの収集を（続
けて）行い（Ｓ４０７）、その後、本ルーチンを抜け
る。また、同期確立用データを収集できた場合には（Ｓ
４０３：ＹＥＳ）、このＧＰＳ衛星を「測位使用仮可
能」とする（Ｓ４０４）。
【００３７】また「衛星間フレーム同期確立処理」によ
っては早期に測位開始できなかった場合のために、「同
一衛星間フレーム同期確立処理」によって、時刻データ
を収集できたか否かを判断し（Ｓ４０５）、収集できて
いなければ（Ｓ４０５：ＮＯ）、そのまま本ルーチンを
抜けるが、時刻データを収集できていれば（Ｓ４０５：
ＹＥＳ）、このＧＰＳ衛星を「測位使用可能」としてか
ら（Ｓ４０６）、本ルーチンを抜ける。
っては早期に測位開始できなかった場合のために、「同
一衛星間フレーム同期確立処理」によって、時刻データ
を収集できたか否かを判断し（Ｓ４０５）、収集できて
いなければ（Ｓ４０５：ＮＯ）、そのまま本ルーチンを
抜けるが、時刻データを収集できていれば（Ｓ４０５：
ＹＥＳ）、このＧＰＳ衛星を「測位使用可能」としてか
ら（Ｓ４０６）、本ルーチンを抜ける。
【００３８】なお、Ｓ４０４あるいはＳ４０６における
具体的な処理としては、例えば「測位使用仮可能」であ
ることを示す識別フラグあるいは「測位使用可能」であ
ることを示す識別フラグを、当該ＧＰＳ衛星に対して設
定し、ＲＡＭ１８ａに記憶しておくことが考えられる。
具体的な処理としては、例えば「測位使用仮可能」であ
ることを示す識別フラグあるいは「測位使用可能」であ
ることを示す識別フラグを、当該ＧＰＳ衛星に対して設
定し、ＲＡＭ１８ａに記憶しておくことが考えられる。
【００３９】一方、最初のステップＳ４０１にて否定判
断、すなわちバックアップメモリ１８ｃに該当するＧＰ
Ｓ衛星の詳細軌道情報が記憶されていない場合には（４
０１：ＹＥＳ）、ＧＰＳ衛星を捕捉したか否かを判断し
（Ｓ４０９）、まだ捕捉していなければ（Ｓ４０９：Ｎ
Ｏ）、Ｓ４１３へ移行して衛星をサーチする処理を行
い、その後、本ルーチンを抜ける。なお、このＳ４１３
にて行なわれる衛星サーチ処理は、Ｓ４０８の処理と同
じであり、すなわち図５のフローチャートに示す処理を
実行することとなる。
断、すなわちバックアップメモリ１８ｃに該当するＧＰ
Ｓ衛星の詳細軌道情報が記憶されていない場合には（４
０１：ＹＥＳ）、ＧＰＳ衛星を捕捉したか否かを判断し
（Ｓ４０９）、まだ捕捉していなければ（Ｓ４０９：Ｎ
Ｏ）、Ｓ４１３へ移行して衛星をサーチする処理を行
い、その後、本ルーチンを抜ける。なお、このＳ４１３
にて行なわれる衛星サーチ処理は、Ｓ４０８の処理と同
じであり、すなわち図５のフローチャートに示す処理を
実行することとなる。
【００４０】衛星を捕捉している場合には（Ｓ４０９：
ＹＥＳ）、Ｓ４１０へ移行して詳細軌道情報を収集した
かどうかを判断する。詳細軌道情報を収集できていない
場合には（Ｓ４１０：ＮＯ）、衛星データの収集を（続
けて）行うが（Ｓ４１２）、詳細軌道情報を収集できた
場合には（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、このＧＰＳ衛星を「測
位使用可能」とする（Ｓ４１１）。なお、このＳ４１１
における具体的な処理はＳ４０６と同じである。以上が
衛星毎処理である。
ＹＥＳ）、Ｓ４１０へ移行して詳細軌道情報を収集した
かどうかを判断する。詳細軌道情報を収集できていない
場合には（Ｓ４１０：ＮＯ）、衛星データの収集を（続
けて）行うが（Ｓ４１２）、詳細軌道情報を収集できた
場合には（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、このＧＰＳ衛星を「測
位使用可能」とする（Ｓ４１１）。なお、このＳ４１１
における具体的な処理はＳ４０６と同じである。以上が
衛星毎処理である。
【００４１】図２の処理に戻り、Ｓ５０では、Ｓ４０に
て実行される衛星毎処理による結果に基づき、「測位使
用仮可能」とされているＧＰＳ衛星が３個以上あるか否
かを判断する。３個以上あれば（Ｓ５０：ＹＥＳ）、そ
の「測位使用仮可能」とされたＧＰＳ衛星毎の同期確立
用データ（ＴＬＭワード内のプリアンブルコードと、Ｈ
ＯＷ内のＴＯＷメッセージ、サブフレームＩＤ及び２
９，３０ビット目のパリティ＝０）が一致するか否かを
判断する（Ｓ６０）。
て実行される衛星毎処理による結果に基づき、「測位使
用仮可能」とされているＧＰＳ衛星が３個以上あるか否
かを判断する。３個以上あれば（Ｓ５０：ＹＥＳ）、そ
の「測位使用仮可能」とされたＧＰＳ衛星毎の同期確立
用データ（ＴＬＭワード内のプリアンブルコードと、Ｈ
ＯＷ内のＴＯＷメッセージ、サブフレームＩＤ及び２
９，３０ビット目のパリティ＝０）が一致するか否かを
判断する（Ｓ６０）。
【００４２】これらの同期確立用データが一致しない場
合には（Ｓ６０：ＮＯ）、Ｓ７０へ移行して、「測位使
用仮可能」とされたＧＰＳ衛星についての詳細軌道情報
をバックアップメモリ１８ｃから消去し、さらに「測位
使用仮可能」を取り消す（識別するためのフラグをリセ
ットする）。その後、Ｓ３０へ戻り、Ｓ４０の衛星毎処
理へ移行する。
合には（Ｓ６０：ＮＯ）、Ｓ７０へ移行して、「測位使
用仮可能」とされたＧＰＳ衛星についての詳細軌道情報
をバックアップメモリ１８ｃから消去し、さらに「測位
使用仮可能」を取り消す（識別するためのフラグをリセ
ットする）。その後、Ｓ３０へ戻り、Ｓ４０の衛星毎処
理へ移行する。
【００４３】それに対して、同期確立用データが一致す
る場合には（Ｓ６０：ＹＥＳ）、短縮モードで測位を開
始する（Ｓ７０）。すなわち、３個以上のＧＰＳ衛星間
の同期確立用データが一致したことで各衛星のフレーム
同期が確立したと判断し、測位処理に移行するのであ
る。
る場合には（Ｓ６０：ＹＥＳ）、短縮モードで測位を開
始する（Ｓ７０）。すなわち、３個以上のＧＰＳ衛星間
の同期確立用データが一致したことで各衛星のフレーム
同期が確立したと判断し、測位処理に移行するのであ
る。
【００４４】一方、「測位使用仮可能」とされているＧ
ＰＳ衛星が３個未満であれば（Ｓ５０：ＮＯ）、今度は
「測位使用可能」とされたＧＰＳ衛星が３個以上あるか
否かを判断する（Ｓ９０）。「測位使用可能」とされた
ＧＰＳ衛星もやはり３個未満であれば（Ｓ９０：Ｎ
Ｏ）、Ｓ３０へ戻り、Ｓ４０の衛星毎処理へ移行する。
ＰＳ衛星が３個未満であれば（Ｓ５０：ＮＯ）、今度は
「測位使用可能」とされたＧＰＳ衛星が３個以上あるか
否かを判断する（Ｓ９０）。「測位使用可能」とされた
ＧＰＳ衛星もやはり３個未満であれば（Ｓ９０：Ｎ
Ｏ）、Ｓ３０へ戻り、Ｓ４０の衛星毎処理へ移行する。
【００４５】それに対して、「測位使用可能」とされた
ＧＰＳ衛星が３個以上ある場合に（Ｓ９０：ＹＥＳ）、
通常モードで測位を開始する（Ｓ１００）。すなわち、
同一衛星の複数のサブフレームの先頭部分にある同期確
立用データ同士が一致するか否かを判断して、一致すれ
ばフレーム同期が確立したと判断し、測位処理に移行す
る。
ＧＰＳ衛星が３個以上ある場合に（Ｓ９０：ＹＥＳ）、
通常モードで測位を開始する（Ｓ１００）。すなわち、
同一衛星の複数のサブフレームの先頭部分にある同期確
立用データ同士が一致するか否かを判断して、一致すれ
ばフレーム同期が確立したと判断し、測位処理に移行す
る。
【００４６】このように、本実施例のＧＰＳ受信装置２
によれば、従前に取得した詳細軌道情報を記憶しておく
ことで、いわゆるホットスタートを実行できるのである
が、このホットスタートで衛星データから時刻情報を取
り出すにも、衛星データに対して同期を取る必要があ
る。そこで、この同期確立に関し、所定時間内に実行さ
れた衛星毎処理の結果、測位使用可能なＧＰＳ衛星（具
体的には、詳細軌道情報が記憶されており、同期確立用
データを収集できた衛星）が３個以上あり（Ｓ５０：Ｙ
ＥＳ）、それらの同期確立用データが一致すれば（Ｓ６
０：ＹＥＳ）、それで各衛星のフレーム同期が確立した
ものと判断する。
によれば、従前に取得した詳細軌道情報を記憶しておく
ことで、いわゆるホットスタートを実行できるのである
が、このホットスタートで衛星データから時刻情報を取
り出すにも、衛星データに対して同期を取る必要があ
る。そこで、この同期確立に関し、所定時間内に実行さ
れた衛星毎処理の結果、測位使用可能なＧＰＳ衛星（具
体的には、詳細軌道情報が記憶されており、同期確立用
データを収集できた衛星）が３個以上あり（Ｓ５０：Ｙ
ＥＳ）、それらの同期確立用データが一致すれば（Ｓ６
０：ＹＥＳ）、それで各衛星のフレーム同期が確立した
ものと判断する。
【００４７】このような「衛星間フレーム同期確立処
理」を実行すれば、従来の「同一衛星内フレーム同期確
立処理」、すなわち同一衛星からの衛星データを構成す
る複数フレーム中の所定データ同士の一致を判断してフ
レーム同期を確立する処理に対して、非常に早期にフレ
ーム同期が実現できる。これを図６を参照してさらに説
明する。
理」を実行すれば、従来の「同一衛星内フレーム同期確
立処理」、すなわち同一衛星からの衛星データを構成す
る複数フレーム中の所定データ同士の一致を判断してフ
レーム同期を確立する処理に対して、非常に早期にフレ
ーム同期が実現できる。これを図６を参照してさらに説
明する。
【００４８】すなわち、従来の同一衛星内フレーム同期
の場合は、図６（ａ）に示すように、６秒毎に出現する
サブフレーム中に存在する同期確立用データを取得する
ためには、ＴＬＭとＨＯＷの２ワードの取得に１．２秒
要することを加味すると、少なくとも７．２秒かかるこ
ととなる。
の場合は、図６（ａ）に示すように、６秒毎に出現する
サブフレーム中に存在する同期確立用データを取得する
ためには、ＴＬＭとＨＯＷの２ワードの取得に１．２秒
要することを加味すると、少なくとも７．２秒かかるこ
ととなる。
【００４９】それに対して、本実施例で説明した衛星間
フレーム同期確立処理の場合は、図６（ｂ）に示すよう
に、複数のＧＰＳ衛星からの衛星データ中の同期確立用
データ同士の一致を判断するため、ＴＬＭとＨＯＷの２
ワードの取得に１．２秒要することは同じであるが、従
来の６秒に相当する時間が、それら複数の衛星データの
送信タイミングの差分時間のみとなる。そして、この差
分時間は、約２０ミリ秒となる（理由は上述したので繰
り返さない）ので、従来の同一衛星内フレーム同期の場
合に比べて、同じタイミングでデータ収集を開始した場
合、最低限「６秒−２０ミリ秒」すなわちほぼ６秒分だ
けは早期にフレーム同期が実現できる。このように衛星
データとの同期確立を早期に行えれば、本来の目的であ
る測位を開始するまでの時間を短縮することができる。
フレーム同期確立処理の場合は、図６（ｂ）に示すよう
に、複数のＧＰＳ衛星からの衛星データ中の同期確立用
データ同士の一致を判断するため、ＴＬＭとＨＯＷの２
ワードの取得に１．２秒要することは同じであるが、従
来の６秒に相当する時間が、それら複数の衛星データの
送信タイミングの差分時間のみとなる。そして、この差
分時間は、約２０ミリ秒となる（理由は上述したので繰
り返さない）ので、従来の同一衛星内フレーム同期の場
合に比べて、同じタイミングでデータ収集を開始した場
合、最低限「６秒−２０ミリ秒」すなわちほぼ６秒分だ
けは早期にフレーム同期が実現できる。このように衛星
データとの同期確立を早期に行えれば、本来の目的であ
る測位を開始するまでの時間を短縮することができる。
【００５０】なお、本実施例では、衛星間フレーム同期
確立処理を行うための「測位使用仮可能」なＧＰＳ衛星
として３個以上必要（Ｓ５０）であることを前提とす
る。これは、理論上は２個でもフレーム同期を確立でき
るが、より信頼性の高い同期確立を実現するためには、
３つ以上で行うことが適切だからである。
確立処理を行うための「測位使用仮可能」なＧＰＳ衛星
として３個以上必要（Ｓ５０）であることを前提とす
る。これは、理論上は２個でもフレーム同期を確立でき
るが、より信頼性の高い同期確立を実現するためには、
３つ以上で行うことが適切だからである。
【００５１】また、本実施例においては、まずは新規方
式の「衛星間フレーム同期確立処理」を試みるが、それ
が実行できないような状況であれば、従来方式の「同一
衛星内フレーム同期確立処理」を実行している。このよ
うにすることで、条件を満たせば、短時間で起動可能な
衛星間フレーム同期確立処理を行って、そのメリット
（測位開始が早期化される）を享受でき、条件を満たさ
なくても、従来通りの同一衛星内フレーム同期確立処理
ができるため、最低限、従来と同等の測位開始までの時
間は確保できる。
式の「衛星間フレーム同期確立処理」を試みるが、それ
が実行できないような状況であれば、従来方式の「同一
衛星内フレーム同期確立処理」を実行している。このよ
うにすることで、条件を満たせば、短時間で起動可能な
衛星間フレーム同期確立処理を行って、そのメリット
（測位開始が早期化される）を享受でき、条件を満たさ
なくても、従来通りの同一衛星内フレーム同期確立処理
ができるため、最低限、従来と同等の測位開始までの時
間は確保できる。
【図１】 本発明の一実施例であるＧＰＳ受信装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】 ＧＰＳ受信装置のＣＰＵにて実行される衛星
データ受信処理を示すフローチャートである。
データ受信処理を示すフローチャートである。
【図３】 衛星データ受信処理中で実行される衛星毎処
理を示すフローチャートである。
理を示すフローチャートである。
【図４】 衛星毎処理中で実行される衛星サーチ処理を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図５】 衛星データのフォーマットを示す説明図であ
る。
る。
【図６】 従来の同一衛星内フレーム同期確立処理と本
発明の衛星間フレーム同期確立処理の比較を説明するた
めのタイムチャートである。
発明の衛星間フレーム同期確立処理の比較を説明するた
めのタイムチャートである。
２…ＧＰＳ受信装置 １２…アンテナ １４…高周波処理回路 １６…データ復調回路 １８…メモリ １８ａ…ＲＯＭｍ １８…ＲＡＭ １８ａ…バックアップメ
モリ ２０…中央演算処理装置 ２２…リアルタイムク
ロック
モリ ２０…中央演算処理装置 ２２…リアルタイムク
ロック
Claims (6)
- 【請求項１】複数のチャンネルを有し、該各チャンネル
において各ＧＰＳ衛星をサーチすることにより、所定数
のＧＰＳ衛星を捕捉可能にした捕捉手段と、 現在時刻を計時する計時手段と、 前記捕捉手段によって捕捉されたＧＰＳ衛星から送信さ
れるデータ（以下、衛星データと称す。）に含まれる時
刻情報を取り出し、前記計時手段にて計時された現在時
刻に基づいて、前記衛星データを送信したＧＰＳ衛星と
現在位置との間の距離を測定する距離測定手段と、 前記衛星データに含まれる詳細軌道情報を取り出して衛
星位置を計算し、前記距離測定手段にて測定した距離を
加味して、現在位置を算出する測位手段と、 前記詳細軌道情報を記憶しておく記憶手段と、 を備え、 前記測位手段は、前記記憶手段に詳細軌道情報が記憶さ
れている場合には、当該記憶されている詳細軌道情報を
用いて前記測位を行うホットスタートを実行可能に構成
されているＧＰＳ受信装置において、 前記ホットスタートを実行する際、前記詳細軌道情報が
記憶されている複数のＧＰＳ衛星を前記捕捉手段によっ
て所定時間内に捕捉できた場合には、当該複数のＧＰＳ
衛星からの衛星データ中の所定データ同士の一致を判断
して衛星データに対するフレーム同期を確立する衛星間
フレーム同期確立処理を実行する同期確立手段を備えた
ことを特徴とするＧＰＳ受信装置。 - 【請求項２】請求項１記載のＧＰＳ受信装置において、 前記詳細軌道情報が記憶されている複数のＧＰＳ衛星を
前記捕捉手段によって所定時間内に捕捉できたが、当該
複数のＧＰＳ衛星からの衛星データ中の所定データ同士
が一致しない場合には、前記記憶手段に記憶されている
詳細軌道情報を消去し、新たな詳細軌道情報を取得する
ことを特徴とするＧＰＳ受信装置。 - 【請求項３】請求項１又は２記載のＧＰＳ受信装置にお
いて、 前記同期確立手段は、 前記詳細軌道情報が記憶されている複数のＧＰＳ衛星を
前記捕捉手段によって所定時間内に捕捉できなかった場
合には、所定のＧＰＳ衛星からの衛星データを構成する
複数フレーム中の所定データ同士の一致を判断して衛星
データに対するフレーム同期を確立する同一衛星内フレ
ーム同期確立処理を実行することを特徴とするＧＰＳ受
信装置。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか記載のＧＰＳ受信
装置において、 前記捕捉手段は、少なくとも４つのチャンネルを有して
いることを特徴とするＧＰＳ受信装置。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれか記載のＧＰＳ受信
装置において、 前記衛星間フレーム同期確立処理を行うために捕捉すべ
き複数のＧＰＳ衛星は少なくとも３つであることを特徴
とするＧＰＳ受信装置。 - 【請求項６】請求項１〜４のいずれか記載のＧＰＳ受信
装置において、 前記記憶手段には、前記衛星データから取り出した概略
軌道データ及び前記測位手段にて測位された当該ＧＰＳ
受信装置の位置も記憶可能であり、 前記捕捉手段は、前記記憶手段に記憶されている概略軌
道データ及び当該ＧＰＳ受信装置の位置と、前記計時手
段にて計時された現在時刻とに基づいて飛来予測された
ＧＰＳ衛星をサーチすることを特徴とするＧＰＳ受信装
置。
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