JPH0395409A - グローバルポジショニングシステム受信装置 - 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〕 この発明は，宇宙機搭載用の位置決定装置であるグロー
バルボジショニングシステム受｛ｇ　装ｆｆｆ　ニ関す
るものである。

〔従来の技術〕

第２図は，従来の船舶用グローバノＬポジショニングシ
ステム受信装置の一例を示すブロック図である。

図において（１１はグローバルボジショニングシステム
を構成する衛星からの送信信号を受信するアンテナ，（
２）はその受信信号，（３）は受信信号（２）を復調す
るための受信部で，ＲＦ処理部（４）及びスペク１・ラ
ム逆拡散復調部（６）から成る。また，（７）は受信部
（３）により復調された復調信号，（８）は復調信号（
７）を基に距離測定部（９）２　　ドップラ測定部００
），及び軌１１） （２） ？データ収集部（１１）において信号処理し，各々シュ
ードレンジ信号（１２），シュードレンジレート信号（
１３１Ｆ及び航法データ（１４）を出力する信号処理部
，　　（１５）は上記シュードレンジ信号（１２Ｌシュ
ドレンジレート信号（１３）及び航法データ（１４）を
位置計算部（１６）及び速度計算部（１７）において処
理し，位置データ（１８）を出力する測位計算部，　（
’２０）は位置データ（１８）を基に衛星選択信号（２
１）を出力する衛星選択部である。

次に動作について説明する。

先ス，クローバルボジショニングシステムによる位置決
定原理について簡単に説明する。軌道高度約２０，００
０ｋｍの宇宙空間に複数個の衛星（ＧＰＳ衛星と呼ぶ。

）が配備されており，各々異なる■コードで位相変調／
スペクｌ・ラム拡散処理された電波を送信する。グロー
バルポジショニングシステム受信装置は，選択した衛星
のコードの内部発生することにより，特定の衛星からの
電波を受信し，送受信間の電波の伝搬時間からＧＰＳ衛
星からの相対距離を測位する。また，受信信号を解読す
る（３） ことによ）），ＧＰＳ衛星の位置情報を得る。同時に３
個以上のＧＰＳ衛星からの電波を受信，測位することに
より，幾何学的に位置決定を行う。

次に図に従って具体的に動作を説明する。

アンテナ［１１で受信されたＧＰＳＷＪ星からの受信信
号（２）を，ＲＦ処理部（４）において，周波数変換さ
れ中間周波増幅される。スペク１・ラム逆拡散部（６）
では衛星選択部（２０）からの衛星選択信号（２１）に
従い特定のＧＰＳ衛星のコードを発生し，中間周波増幅
された信号との相関をとることにょリスペク１・ル逆拡
散復調を行う。距Ｉｓ測定部（９）はスペク１−ラム逆
拡散部（６）にわいて検出された復調信号（７）を基に
内部発生コードと受信信号（２）との位相差より受信点
とＧＰＳ衛星との間の距離を算出し，シュードレンジ信
号（１２）を出力する。ドップラ測定部α０）は復調信
号（７）を基にドップラ変動分より受信点とＧＰＳ衛星
との距離の変化率を算出し，シュドレンジレート信号（
１３）を出力する。また軌道データ収集部（１１）は復
調信号（７）を解読し，ＧＰＳ衛星の軌道情報を収集し
，航法データ（１４）を出力す（４） る。測位計算部（１５）は，位置計算部（１６）と速度
計算部（１７）から構威されるが，複数個のＧ　Ｐ　Ｓ
　ｉＨ星からのシュードレンジ信号（１２），シュード
レンジレート信号（１３）及び航法データ（１４）を処
理し，位置データ（１８）として受信点の位置及び速度
を決定出力する。

従来のＩ［＋［グローバルボジショニノグシステム受信
装置の場合，衛星選択部（２０）は，１）受信点の連動
が地球表面内に限られていること，Ｉ１）アンテナ視野
が天頂を中心に半頂角約９０°が確保されること等の理
由により測位計算部（１７）からの位置データ（１８）
及びＧＰＳ衛星軌道情報を含む航法データ（１４）のみ
を用い，可視ＧＰＳ衛星を決定でき，衛星選択信号（２
１）を受信部（３）に出力する．〔発明が解決しようと
する課題〕 従来のグローバルボンショニングシステム受信装置は以
上のように構成されているので，逐次大きな姿勢変更（
姿勢マヌーバ）を行う宇宙機に搭載する場合，アンテナ
視野方向が受信点の位置情報のみでは決定されず，衛星
選択部が選択するＧＰＳｔＩｉｆＪ星と，アンテナ視野
内にあるＧＰＳｆ＠星とに大きな差異が生じ，上記受信
装置が正常に動作しないなどの課題があった。

この発明は，上記のような課題を解消するためになされ
たもので，宇市機等の大きな姿勢変更を行うものに搭載
した場合にも，正常に動作できるグローバルボジショニ
ングシステム受信装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るグローバルポジショニングンステム受信
装置は複数個のアンテナを備え，任意の姿勢に対してア
ンテナ視野を確保するとともに，地球センサ及びその信
号処理部，ジャイロ及びその信号処理部を付加し，受信
点に関して得られた姿勢データ，姿勢レート及び位置デ
ータを基に可視Ｇ　Ｐ　Ｓ　１４ｊ星を決定し，アンテ
ナ切換，受信衛星の選択を行う手段を設けたものである
。

〔作　用〕

この発明におけるグローバルポジショニングシステム受
信装置は，受信点に関して得られた姿勢（５） （６） データ，姿勢レート及び位置データを基に受信したいＧ
ＰＳ衛星の選択を行うことにより，姿勢変更の大きい宇
市機に搭載可能な位置決定装置である。

〔実施例〕

以下，この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において，　（２２）は地球に対するアンテナの相対
位置を検出し，地球センサ信号（２３）を出力ずる地球
センサ，　（２４）は地球センサ信号（２３）を受け宇
宙機の姿勢データ（２５）を生成する地球センサ信号処
理部，　（２６）は位置データ（１８），航法データ（
１４），姿勢レート（３０）及び上記姿勢データ（２５
）を基に衛星選択部（２０）で生成された衛星選択信号
（２１），姿勢レー１−　（３０）及び上記姿勢データ
（２５）を受け受信信号（２）を選択するアンテナ選択
部，　（２７）は慣性空間に対する宇宙機の回転レート
を検出しジャイロ信号（２８）を出力するジャイロ，　
（２９）はジャイロ信号（２８）を受け宇宙機の姿勢レ
ー１．　（３０）を生成するジャイロ信号処理部である
。

上記のように構成されたグローバルボジショニングシス
テム受信装置の動作を第１図を参照しながら説明する。

特に従来の船舶用としての一実施例と異なる箇所につい
て詳細に説明する。

大きな姿勢変更のある宇宙機に搭載するために，アンテ
ナ（１）及びＲＦ処理部（４）を複数具備し全方向アン
テナ視野を確保することにより受信可能な可視ＧＰＳ衛
星の個数を最大にしている。受信する衛星の選択は，衛
星選択部（２０）において，測位計算部（１５）からの
宇宙機の位置データ（１８），軌道データ収集部で収集
されたＧＰ］４ｊ星に関する航法データ（１０，宇宙機
の姿勢データ（２５）及び姿勢レーＩ−　（３０）を基
に行う。衛星選択及びアンテナ選択における姿勢レート
利用のメリッ１・を以下に列挙する。

地球センサ使用不可時に，姿勢レート（３０）を基に姿
勢情報を生成し，姿勢データ（２５）を代用として利用
できる。

地球センサ出力更新間隔が広い場合に，姿勢レー１−　
（３０）を基に測位時の姿勢を推定し，高レート姿勢マ
ヌーバ時の衛星選択不適切に（７） （８） よる受信部のロックロスを防ぐ。

アンテナ切換／衛星選択切換の領域近傍にある可視ＧＰ
Ｓ衛星に対して，姿勢レート（３０）を基に次ステップ
以降のＧＰＳ＃星の可視状態を予測し，アンテナ切換／
衛星選択不適切に起因するロックロスを極力少なくする
。

ここに姿勢データ（２５）は，宇宙機に搭載された地球
センサ（２２）によりアンテナ（２）の方向と地球の相
対位置を検出し，地球センサ信号処理部（２４）におい
て決定される。また，姿勢レー１．　（３０）は，宇宙
機に搭載されたジャイロ（２７）により慣性空間に対す
る宇宙機の回転レートを検出し，ジャイロ信号処理部（
２９）において決定される。

衛星選択部（２０）から出力された衛星選択信号（２１
）はアンテナ選択部（２６）に入力され，Ｍ択された衛
星が視野内にあるアンテナ（１）からの受信信号（２）
が選択されスペク１・ラム逆拡散復調部（６）へ出力さ
れる。なお，受信信号（２）の復調ｙ　｛Ｗ号処理及び
測位計算は従来の一実施例と同じである。

〔発明の効果〕

以上のように，この発明によれば，地球センサ及びその
信号処理部，ジャイロ及びその信号処理部を付加し，宇
宙機に関する姿勢データ，姿勢レート及び位置データを
基に受信する衛星の選択及び複数個あるアンテナの選択
を行うように構成したので，任意の姿勢での正常動作が
可能で，姿勢変更の大きな宇宙機への搭載に適したグロ
ーバルポジショニングシステム受信装置が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すグローバルボジショ
ニングシステム受信装置のブロック図，第２図は従来の
グローバルボジショニングシステム受信装置のブロック
図である。 図中，（１）はアンテナ，（２）は受信信号，（３）は
受信部，（４）はＲＦ処理部，（６）はスペク１−ラム
逆拡散復調部，（７）は復調信号，（８）は信号処理部
，（９）は距離測定部，００）はドップラ測定部，　（
１１）は軌道データ収集部，　（１２）はシュードレン
ジ信号，　（１３）はシュードレンジレ−１・信号，　
（１４）は航法データ，　（１５）は潤位計算部，　（
１６）は位置計算部，　（１７）は速度計ｒｑ） （１０） 算部，．　（１ｇ）は位置データ，　（２０）は衛星選
択部，（２１）は衛星選択信号，　（２２）は地球セン
サ，　（２３）は地球センサ信号，　（２４）は地球セ
ンサ信号処理部，（２５）は姿勢データ，　（２Ｂ）は
アンテナ選択部，　（２７）はジャイロｐ’　（２８）
はジャイロ信号，　（２９）はジャイロ信号処理部，　
（３０）は姿勢レートである。 なお，図中，同一あるいは相当部分には同一符号を付し
てある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. グローバルポジショニングシステムを構成する衛星から
   の送信信号を受信するアンテナと、地球に対するアンテ
   ナの相対位置を検出し、地球センサ信号を出力する地球
   センサと、上記地球センサ信号を受け宇宙機の姿勢デー
   タを生成する地球センサ信号処理部と、慣性空間に対す
   る宇宙機のレートを検出しジャイロ信号を出力するジャ
   イロと、上記ジャイロ信号を受け宇宙機の姿勢レートを
   生成するジャイロ信号処理部と、上記姿勢データ、姿勢
   レート及び衛星選択信号を基に複数の上記アンテナから
   の受信信号を選択、復調を行い、復調信号を出力する受
   信部と、この復調信号を受けシュードレンジ、シュード
   レンジレート及び航法データを出力する信号処理部と、
   このシュードレンジ、シュードレンジレート及び航法デ
   ータを受け宇宙機の位置データを出力する測位計算部と
   、この位置データ、上記姿勢データ及び姿勢レートを基
   に上記衛星選択信号を出力する衛星選択部とを具備する
   ことを特徴としたグローバルポジショニングシステム受
   信装置。