JPH01314982A - ダイバシティ受信ｇｐｓ受信機 - Google Patents

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］ 本発明はダイバシティ受信ＧＰＳ受信機に関し、−層詳
細には、例えば、自動車等の移動体の現在位置を測定す
るために複数個の人工衛星からの電波を受信して受信点
の位置を求めるＧＰＳ受信機において、受信空中線を複
数個設置することにより当該自動車等の移動体に設置さ
れる受信空中線の取付位置の制限を緩和するように構成
したダイバシティ受信ＧＰＳ受信機に関する。

［発明の背景コ 船舶や航空機のように時々刻々変位する移動体に対し、
複数個の人工衛星から電波を送信してその現在位置、走
行速度等を確認乃至決定するために、近年、Ｇ　Ｐ　Ｓ
　（Ｇｒｏｂａｌ　Ｐｏ５ｉｔｉｏ’ｎｉｎｇ５ｙｓｔ
ｅｍ）測位装置の有用性が注目を集めている。

このＧＰＳ測位装置は、 ■　全世界でいつでも連続して利用出来る、■　位置速
度の測定精度が極めて高い、■　利用者数に制限がない 等の特徴を備えていることから、当該装置を利用する客
体は、船舶、航空機に限ることなく自動車もその対象と
なって然るべきである。特に、都市部の交通の混雑を回
避し短時間に自らの現在位置を確認し、目的地までの迂
回路を発見する等に利用出来れば、時間的、経済的に頗
る大きな効果が得られよう。

周知の通り、ＧＰＳ測位装置を用いる測位方式（以下、
ＧＰＳ測位システムという）は、通常、４個の人工衛星
からの電波を受信して実施される。これらの人工衛星に
は夫々高精度の原子時計等が搭載されているが、一方、
受信側ではこのような高価な時計装置は配置されてはい
ない、従って、受信側の時刻情報は時間差並びに時間の
変化率の差に基づく時間を距離に換算した、所謂、時計
オフセットが含まれた情報となる。そこで、現在の測位
方法にあっては、この時計オフセットが測位に及ぼす影
響を取り除くために少なくとも４個の人工衛星からの電
波を同時に受信し、各衛星と受信点との間の受信機の時
計オフセットを含んだ擬似距離データと各衛星の軌道位
置データとから受信点の現在位置を正確に計算し表示し
ている。この場合、自動車用測位システムにあっては、
この現在位置情報と予め多数記憶されている道路地図情
報とを合わせてＣＲＴ等の表示装置に表示している。

ところで、このように構成されるＧＰＳ測位システムに
おいては、Ｇ　Ｐ　３７１Ｆ星自体の基本的配置による
制約と測位誤差を最小化する要請とから、第１図に示す
ように、地球１上の天頂近くの第１の衛星Ｓ１と水平面
の近くに可能な限り正三角形状に展開配置された第２乃
至第４の衛星Ｓ２乃至Ｓ４から発射される信号電波を受
信して自動車２の存在する受信点Ｒの位置、すなわち、
緯度、経度並びに高度を正確に求めるようにシステム設
計がなされている。従って、このように展開配置される
第１乃至第４の衛星ＳＩ乃至Ｓ４からの放射電波を受信
するため、通常、当該自動車２のルーフの頂部に受信空
中線（図示せず）を設置して全ての衛星の電波を受信出
来るようにしている。

ところが、このように自動車２の頂部に受信空中線を設
置すると、外観上の美観を損ね、あるいは、水漏れを起
こす等の原因にもなり、その上、ルーフ部自体の製作費
用が増大するという欠点が存在し、特に、乗用自動車に
採用するには難点がある。

そこで、この解決のために、例えば、第２図に示すよう
に、自動車２のボンネット部４とトランクリッド部６の
夫々に受信空中線８および１０を配置して当該受信空中
線８および１０の空中線視界θ１、θ２を合成した空中
線視界により前記のように配置された第１乃至第４衛星
Ｓ。

乃至Ｓ４の存在する上半球全体の空中線視界を確保する
方式も考えられる。

然しながら、このように相異なる位置に設置された受信
空中線８．１０で受信されたＧＰＳ信号（図示せず）を
単に加算してＧＰＳ受信機に送給すると、各受信空中線
８．１０で受信されたＧＰＳ信号相互間の干渉が生じ、
この干渉に起因して特定の方向から到来するＧＰＳ信号
に対する受信利得が著しく低下し、その特定方向に存在
するＧ　Ｐ　Ｓ　？ＩＦ星からの信号の受信が不可能に
陥るという新たな不都合が露呈する。

［発明の目的］ 本発明は前記の技術的課題を解決するためになされたも
のであって、受信空中線の配置に制約があり、２個以上
の受信空中線を配置してＧＰＳ信号を受信処理する際、
受信状態に応じて受信空中線を切り換え使用することに
より測位精度を保持し、併せて自動車等の車体設計にお
ける美観上の制約を取り除くことを可能とするダイバシ
ティ受信ＧＰＳ受信機を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明はＧＰＳ衛星から
の電波を複数の受信空中線により受信して復調した衛星
の軌道データと計測した衛星と受信点間の擬似距離デー
タおよび受信点の初期位置データとに基づいて受信点の
位置を算出する受信計測手段並びに位置演算手段とを含
み当該位置演算手段の出力信号を表示装置に表示するダ
イバシティ受信ＧＰＳ受信機において、前記受信空中線
を選択的に切り換える空中線切換手段と、当該空中線切
換手段に切換信号を送出する使用空中線記憶器とを有し
、前記空中線切換手段の出力信号を前記受信計測手段の
入力信号とすると共に、受信計測手段の出力信号に応じ
て前記使用空中線記憶器の記憶内容を更新するよう構成
することを特徴とする。

また、本発明は使用空中線記憶器が少なくとも受信しよ
うとするＧＰＳ衛星の数と同数のラッチ手段からなる直
列シフトレジスタから構成され、当該シフトレジスタの
出力端子と直列入力端子を接続すると共に、当該出力端
子に接続されるラッチ手段に前記受信計測手段の出力信
号を導入するよう構成し、所定の時間間隔で発生するタ
イミングクロック信号毎に受信計測手段の出力信号に応
じて当該受信計測手段に接続されるラッチ手段のデータ
を更新すると共に前記シフトレジスタのデータをシフト
するよう構成することを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係るダイバシティ受信ＧＰＳ受信機につ
いて好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら
以下詳細に説明する。なお、第３図以下の説明において
、前記した第１図並びに第２図に示す構成要素と同一の
構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を
省略する。

第３図において、参照符号２０は本実施態様に係るダイ
バシティ受信ＧＰＳ受信機を示し、当該ダイバシティ受
信ＧＰＳ受信機２０は基本的に第１乃至第４衛星Ｓ１乃
至Ｓ、からのＧＰＳ電波信号を受信する受信空中線部２
１と受信空中線部２１によって受信されたＧＰＳ信号を
信号処理する受信処理部２２および受信処理部２２の受
信状態に応じて前記受信空中線部２１を構成する受信空
中線８．１０を選択するデータを記憶する使用空中線記
憶器２８とから構成される。

ＧＰＳ電波信号は第１受信空中線８若しくは第２受信空
中線１０によって受信され、電子リレー等から構成され
る空中線切換器３０の中、第１接点３２ａまたは第２接
点３２ｂに導入される。空中線切換器３０の共通接点３
２ｃは受信処理部２２を構成する受信計測手段としての
受信計測部３４の第１入力端子３６ａに導入される。こ
の場合、受信計測部３４の第２の入力端子３６ｂには初
期位置データ入力部３８から初期位置データ記憶部４０
を介して初期位置データが導入される。

受信計測部３４の第１出力端子３６ｃは位置演算手段と
しての位置演算部４２の第１の入力端子４４ａに接続さ
れる。ここで、位置演算部４２の第２の入力端子４４ｂ
には前記初期位置データ記憶部４０から初期位置データ
が導入され、位置演算部４２の出力端子４４Ｃは分岐し
て当該位置演算部４２の出力信号によってそのデータが
置換される前記初期位置データ記憶部４０並びにＣＲＴ
等の表示器から構成される装置表示部４６に接続される
。

前記受信計測部３４にはタイミング発生器５０から、第
４図のタイミングチャートに示すように、切換受信タイ
ミングクロック信号Ｃ２が導入され、当該クロック信号
Ｃ２毎に受信すべき障ｉ星が切り換えられる。この受信
計測部３４の第２の出力端子３６ｄからは受信状態に応
じてＯまたは１のデジタル信号である受信状態信号Ｃ１
を使用空中線記憶器２８に導入する。この場合、受信状
態信号Ｃ２は、例えば、前記受信計測部３４の第１入力
端子３６ａに人力するＧＰＳ信号の信号強度が著しく低
下し、受信計測が不能に陥った場合には、ハイレベルの
デジタル信号１を送給し、一方、受信計測可能な状態の
場合には、ローレベルのデジタル信号０を使用空中線記
憶器２８の並列データ入力端子Ａに導入する。

前記使用空中線記憶器２８は４ビツトのシフトレジスタ
２９から構成され、前記並列データ入力端子Ａは当該使
用空中線記憶器２８を構成する第１乃至第４のラッチ手
段４８ａ乃至４８ｄの中、第４ラッチ手段４８ｄの並列
データ入力端子に接続され、前記並列データ入力端子Ａ
に導入されるデジタル信号が１のときに第４ラッチ手段
４８ｄの記憶内容が反転される。当該使用空中線記憶器
２８のクロック入力端子ＣＫには前記タイミング発生器
５０から切換受信タイミングクロック信号Ｃ２が導入さ
れ、当該クロック信号Ｃ２毎にシフトレジスタ２９を構
成するラッチ手段内のデータが第１ラッチ手段４８ａか
ら第４ラッチ手段４８ｄに指向して転送される。

前記使用空中線記憶器２８の出力端子Ｑは第４ラッチ手
段４８ｄに接続されると共に、直列データ入力端子りお
よび前記空中線切換器３０の切換信号Ｃ６としてその入
力端子ＳＥＬに導入される。この場合、空中線切換器３
０は使用空中線記憶器２８の出力信号Ｃ６によって制御
され、この出力信号Ｃ６がローレベルＯの時は第１接点
３２ａと共通接点３２ｃが接続され、これとは逆に、出
力信号Ｃ６がハイレベル１の時には、第２接点３２ｂと
共通接点３２Ｃとが接続するように構成されている。な
お、前記使用空中線記憶器２８を構成する第１乃至第４
ラッチ手段４８ａ乃至４８ｄの初期値は全てローレベル
０に設定されている。

本実施態様に係るダイバシティ受信ＧＰＳ受信機は基本
的には以上のように構成されるものであり、次に、その
作用並びに効果について以下詳細に説明する。

そこで、先ず、受信しようとするＧＰＳ衛星が第１図に
示す第１乃至第４の衛星Ｓ１乃至Ｓ、の配置となってお
り、これを平面図で表すと、第５図に示すように、第１
および第２の衛星Ｓｔ　、Ｓ２が当該自動車２の前方に
位置し、残りの２個の第３および第４の衛星Ｓ３　、Ｓ
４が自動車２の後方に位置しているものとする。

この場合、第１受信空中線８はその前方および側方に対
しては、視界を遮断するものがないので、当該方向に存
在する第１、第２衛星Ｓ１、Ｓ２のＧＰＳ電波信号を受
信することは出来るが、自動車２の後方に対しては、当
該自動車２のルーフ３により空中線視界θ１が遮断され
（第２図参照）、この方向に存在する第３、第４衛星Ｓ
３、Ｓ４のＧＰＳ電波信号を受信することは出来ない。

同様に、第２受信空中線１０は第１、第２衛星Ｓｔ　、
Ｓ２の信号を受信することは出来ないが、第３、第４衛
星Ｓ３、Ｓ４の信号を受信することは出来る。

本実施態様において、タイミング発生器５０は切換受信
タイミングクロック信号Ｃ２を０．５ミリ秒毎に発生し
、前記したように、クロック信号Ｃ２毎に時間の経過に
従い第１衛星Ｓｌ、第２衛星Ｓ２、第３衛星Ｓ３および
第４衛星Ｓ４というように順次繰り返して受信計測部３
４において信号処理されている（第４図参照）。

この場合、ＧＰＳ衛星から送信される軌道情報の１ビツ
トの長さはすべてのＧＰＳ衛星に一様に２０ミリ秒であ
るので、前記クロック信号Ｃ２により第１衛星Ｓｌから
第４衛星Ｓ４まで受信計測部３４において順次捕捉追尾
するのに要する時間は前記軌道情報の１ビツト内に１巡
する。従って、受信計測部３４は第１衛星ＳＩから第４
衛星Ｓ、までの４組の軌道情報を並行して収集すること
が出来る。

このような状況のもとで、ＧＰＳ衛星の受信を開始する
と、先ず、時刻ｔ。において使用空中線記憶器２８を構
成する第４ラッチ手段４８ｄの出力信号Ｃ６はローレベ
ル０となっているので、前記したように空中線切換器３
０を構成する共通接点３２ｃと第１接点３２ａが接続さ
れ、第１受信空中線８を通じて第１、第２衛星ＳＩ、Ｓ
２のＧＰＳ電波信号が受信処理器２２の中、受信計測部
３４の第１入力端子３６ａに導入される。

この場合、受信計測部３４の第２入力端子３６ｂには初
期位置データ人力部３８から人力した初期位置データが
初期位置データ記憶部４０を経由して導入されているの
で、当該受信計測部３４において前記第１、第２衛星か
らのＧＰＳ電波信号を捕捉追尾し、その中、第１衛星Ｓ
１の軌道データを復調すると共に、当該第１衛星と当該
ダイバシティ受信ＧＰＳ受信機２０との間の擬似距離を
計測する。これらの計測値は位置演算部４２Ｃに導入さ
れる。

次いで、時刻１．において使用空中線記憶器２８を構成
するシフトレジスタ２９のデータがシフトする。この場
合においても第４ラッチ手段４８ｄの出力信号Ｃ６はロ
ーレベルＯであるので第２衛星Ｓ２からのＧＰＳ電波信
号が同じく第１受信空中線８によって受信され、前記と
同様にして軌道データと擬似距離データが位置演算部４
２に格納される。次に、時刻ｔ２においてさらにシフト
レジスタ２９のデータがシフトされ第３衛星Ｓ３のＧＰ
Ｓ電波信号の捕捉を第１受信空中線８によって実行しよ
うとするが、この場合において、第３衛星Ｓ３のＧＰＳ
電波信号は当該第１受信空中線８の空中線視界θ１外に
あり受信することは出来ない。従って、受信計測部３４
の受信状態信号Ｃ４はハイレベル１の信号となって使用
空中線記憶器２８の並列入力端子Ａに導入され、第４ラ
ッチ手段４８ｄのデータがそれまでの状態と反対の状態
、すなわち、ローレベルＯからハイレベル１に切り換え
られる。これによって、空中線切換器３０の共通接点３
２Ｃと第２接点３２ｂが接続され、第２受信空中線１０
によって第３衛星Ｓ３の電波信号が受信される。

この場合、第２受信空中線１０はその空中線視界θ２が
第３並びに第４衛星Ｓ３、Ｓ４の電波信号を捕捉するよ
うに配置されているので受信計測部３４には所定強度以
上のＧＰＳ信号が導入され、これによって第３衛星Ｓ３
の軌道データと擬似距離データを導出し、位置演算部４
２に記録される。次いで、時刻ｔ３において、使用空中
線記憶器２８を構成するシフトレジスタ２９がさらにシ
フトし、第４ラッチ手段４８ｄのデータがローレベル０
になると、再び、空中線切換器３０を構成する第１接点
３２ａと共通接点３２Ｃとが接続されることになり、第
４衛星Ｓ４の受信は不可能となるが、この場合において
も受信計測部３４から出力される受信状態信号Ｃ４がハ
イレベル１となるので、前記使用空中線記憶器２８の第
４ラッチ手段４８ｄのデータはハイレベル１とされ、従
って、空中線切換器３０の共通接点３２ｃと第２接点３
２ｂとが自動的に接続され、第２受信空中線１０によっ
てＧＰＳ衛星電波信号の受信が開始される。この場合に
おいて、第４衛星Ｓ４は当該第２受信空中線１０によっ
てその電波信号が受信される配置となっているために、
第４衛星Ｓ、からのＧＰＳ電波信号が受信され、受信計
測部によって第４衛星Ｓ、の軌道データと擬似距離デー
タとが算出される。このようにして、位置演算部４２に
おいて第１乃至第４衛星Ｓ１乃至Ｓ４の軌道データ並び
に擬似距離データが集積されると、これらの集積された
データが周知の航法方程式に導入されて、当該ダイバシ
ティ受信ＧＰＳ受信機２０の現在位置、すなわち、当該
自動車２の現在位置に係る緯度、経度並びに高度が算出
され、位置表示部４６を構成するＣＲＴのデイスプレィ
上に当該自動車２の位置が表示される。なお、この現在
位置データによって初期位置記憶部４０の初期位置デー
タが更新される。

第７図は前記の作用を示すフローチャートであり、先ず
、ステップ１において第１受信空中線８により衛星の受
信が実行され、受信計測部３４に導入されるＧＰＳ信号
の信号強度が所定以上の強度である場合には、第１受信
空中線８による受信を続行し、若し、信号強度が所定レ
ベル以下である場合には、使用空中線記憶器２８を構成
する第４ランチ手段４８ｄのデータをノ＼イレベル１と
しく５ＴＰ２）使用空中線を第１受信空中線８から第２
受信空中線１０に切り換える。

次いで、第２受信空中線１０により同様の受信作業を行
い（ＳｒＦ２）、この場合においても、受信計測部３４
に導入されるＧＰＳ信号の信号強度が所定レベル以下で
ある場合には、使用空中線記憶器２８を構成する第４ラ
ッチ手段４８ｄに対してハイレベル１の信号を送給する
ことにより使用空中線を第２受信空中線１０から第１受
信空中線８に切り換えるので再び受信空中線８によるＧ
ＰＳ衛星の電波信号を受信することが出来る（ＳｒＦ４
）。

なお、本実施態様における衛星の配置においては、第４
図のｔ４の時点において第１乃至第４ＧＰＳ衛星ＳＩ乃
至Ｓ、の信号の受信が１巡したので使用空中線記憶器２
８を構成するシフトレジスタの第１乃至第４ラッチ手段
４８ａ乃至４８ｄのデータは夫々０．０．１．１となっ
ており、以降引続きこのデータ配列により時刻ｔ４以降
のＧＰＳ衛星の受信動作が遂行される。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、ＧＰＳ受信機を受信空
中線が２個以上からなるダイバシティ受信機として構成
し、当該複数の受信空中線を、受信したＧＰＳ信号の信
号強度によって自動的に切り換え、常に、所定以上の信
号強度が得られるＧＰＳ衛星を捕捉するように構成して
いる。

このため、乗用自動車等、そのルーフ部に受信空中線を
取り付けることが美観上並びにコスト上問題である場合
であっても、例えばボンネット部並びにトランクリッド
部に空中線を配置し、受信状態に応じて自動的に切り換
え使用することにより効果的に空中線視界の死角を取り
除くことが出来、これらの制約を回避することが可能と
なる効果を奏する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
例えば、受信空中線の数を３以上の数にする等、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計
の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は地球上の移動体に対するＧＰＳ衛星の配置状態
を示す説明図、 第２図はダイバシティ受信空中線を搭載した自動車と受
信空中線視界の関係説明図、第３図は本発明に係るダイ
バシティ受信ＧＰＳ受信機の概略構成ブロック図、 第４図は当該ダイバシティ受信ＧＰＳ受信機を構成する
タイミング発生器から出力するタロツク信号のタイムチ
ャート、 第５図は当該ダイバシティ受信ＧＰＳ受信機を搭載する
自動車とＧＰＳ衛星の配置関係を示す平面図、 第６図は当該ダイバシティ受信ＧＰＳ受信機の受信作用
を説明するフローチャートである。 ２・・・自動車　　　　　　３・・・ルーフ４・・・ボ
ンネット部　　　６・・・トランクリッド部８．１０・
・・受信空中線 ２０・・・ダイバシティ受信ＧＰＳ受信機２１・・・受
信空中線部　　　２２・・・受信処理部２８・・・使用
空中線記憶器　２９・・・シフトレジスタ３０・・・空
中線切換器 ４８２〜４８ｄ・・・ラッチ手段 特許出願人　　　日本無線株式会社 ｔｏ　　　　　ｈ　　　　　ｔ２ｂ　　　　　ｔ４時間
−〉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＧＰＳ衛星からの電波を複数の受信空中線により
   受信して復調した衛星の軌道データと計測した衛星と受
   信点間の擬似距離データおよび受信点の初期位置データ
   とに基づいて受信点の位置を算出する受信計測手段並び
   に位置演算手段とを含み当該位置演算手段の出力信号を
   表示装置に表示するダイバシティ受信ＧＰＳ受信機にお
   いて、前記受信空中線を選択的に切り換える空中線切換
   手段と、当該空中線切換手段に切換信号を送出する使用
   空中線記憶器とを有し、前記空中線切換手段の出力信号
   を前記受信計測手段の入力信号とすると共に、受信計測
   手段の一出力信号に応じて前記使用空中線記憶器の記憶
   内容を更新するよう構成することを特徴とするダイバシ
   ティ受信ＧＰＳ受信機。
2. （２）請求項１記載のダイバシティ受信ＧＰＳ受信機に
   おいて、使用空中線記憶器は少なくとも受信しようとす
   るＧＰＳ衛星の数と同数のラッチ手段からなる直列シフ
   トレジスタから構成され、当該シフトレジスタの出力端
   子と直列入力端子を接続すると共に、当該出力端子に接
   続されるラッチ手段に前記受信計測手段の出力信号を導
   入するよう構成し、所定の時間間隔で発生するタイミン
   グクロック信号毎に受信計測手段の出力信号に応じて当
   該受信計測手段に接続されるラッチ手段のデータを更新
   すると共に前記シフトレジスタのデータをシフトするよ
   う構成することを特徴とするダイバシティ受信ＧＰＳ受
   信機。