JPH059751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車等の車両の現在位置を測位する
ためにGPS受信機を搭載してGPS衛星からの受
信信号を連続して追尾する（同期をとる）ための
信号追尾方法に関し、一層詳細には、GPS衛星
からの電波を受信して測位演算を遂行しながら推
測走行する際、車両の加速時あるいは減速時等の
ように車両の走行速度が変化した（加速度が生じ
た）場合においても衛星からの受信信号の周波数
変化に充分追尾できるようにトラツキングループ
のループ帯域幅を広げることにより前記測位演算
を中断することなしに推測走行することを可能と
するGPS衛星からの信号追尾方法に関する。

［発明の背景］ 船舶や航空機のような時々刻々移動する利用体
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、GPS測定装置の有用性が注目を浴び
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できる、 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。

このような観点からすれば、GPS測位装置を
利用する客体は、船舶、航空機に限ることなく車
両もその対象となつて然るべきである。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
利用できれば、時間的、経済的に頗る大きな効果
が得られよう。

一般的に、GPS測位装置は３個以上の衛星を
利用する。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
このような高価な計時装置は配置されてはいな
い。従つて、受信側の時刻情報には時計オフセツ
トが出てくる。そこで、受信側では人工衛星から
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ツトを含んだ擬似距離データ
と各受信衛星の軌道位置データとから受信点の位
置を計算し表示する。

ところで、受信側で人工衛星からの電波を受信
し測位演算する際、受信側としての車両が停車
中、あるいは一定速度で走行中においてはドプラ
効果による受信周波数のドプラシフト量はほぼ一
定である。従つて、通常、トラツキングループの
ループ帯域幅を狭めて人工衛星からの電波を追尾
している。トラツキングループのループ帯域幅を
狭めることにより受信信号のＳ／Ｎが改善され、
一層正確な現在位置の測位が可能となるからであ
る。

然しながら、トラツキングループのループ帯域
幅を狭めて人工衛星からの電波を追尾していると
きに車両が速度を変更して走行すると、すなわ
ち、アクセルペダルを踏むことにより加速するこ
とやブレーキペダルを踏むことにより減速すると
ドプラ効果による受信周波数のドプラシフト量が
変化し、このため、受信周波数が現在のトラツキ
ングループの範囲外の周波数となるおそれが発生
する。この場合においては、最早、信号の捕捉追
尾が不可能になる。

すなわち、このような場合においては、測位演
算は不可能となり、現在位置の正確な算出が不能
となるばかりでなくトラツキングループを外れた
ことにより大略的な現在位置の把握についても、
例えば、画面（図示せず）上の位置表示が消滅す
ることから、不可能な状態に立ち至る。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされ
たものであつて、車両の現在位置を知得するため
にGPS受信機を搭載してGPS衛星からの電波を
受信しながら測位演算を遂行しつつ走行する際、
車両の加速時あるいは減速時等における速度の変
化時においてもアクセルペダルにかかる信号また
はブレーキペダルにかかる信号を測位演算装置に
リアルタイムに導入することにより、加減速時に
は衛星からの受信信号を追尾するトラツキングル
ープのループ帯域幅を自動的に広げて、その結
果、加減速時においても受信信号の追尾を継続
し、測位演算を中断することなしに連続的に推測
走行することを可能とするGPS衛星からの信号
追尾方法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を構成する複数個の人工衛星からの電波信
号を追尾する際、車両に装備されたアクセルペダ
ルを踏んだときにおけるアクセルペダル位置の変
化を検出する第１の工程と、車両に装備されたブ
レーキペダルを踏み込んだときにおけるブレーキ
ペダル位置の変化を検出する第２の工程と、さら
に、前記両工程においてアクセルペダル位置の変
化あるいはブレーキペダル位置の変化を検出した
ときには人工衛星からの受信信号を追尾するため
のトラツキングループのループ帯域幅を広げる第
３の工程と、アクセルペダル位置の変化あるいは
ブレーキペダル位置の変化を検出しないときには
人工衛星からの受信信号を追尾するためのトラツ
キングループのループ帯域幅を狭める第４の工程
とを備え、人工衛星からの受信信号をトラツキン
グループのループ帯域幅内に保持することにより
連続的に追尾可能とすることを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係るGPS衛星からの信号追尾
方法についてこれを実施するための装置との関係
にお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。

第１図は本発明方法を実施するための装置の概
略構成図であつて、その中、参照符号１０は図示
しない車両に配設され、GPS衛星（図示せず）
から送信される電波を受信するアンテナを示す。
アンテナ１０の出力側は周波数変換器と増幅器と
を含む周波数変換／増幅部１２の入力端子に接続
される。この周波数変換／増幅部１２の図示しな
い他方の入力端子には基準発振器（図示せず）か
らの出力信号を逓倍する逓倍器（図示せず）から
の出力が導入されるよう構成されている。前記周
波数変換／増幅部１２の出力側は衛星信号捕捉追
尾部１４の一方の入力端子に接続されている。衛
星信号の追尾には通常デイレイロツクループなど
のトラツキングループが使用されている。トラツ
キングループにはループ帯域幅を外部制御により
変更可能なループフイルタを有している。衛星信
号捕捉追尾部１４の他方の入力端子、すなわち、
トラツキングループのループ帯域幅を制御する制
御入力端子には信号追尾帯域幅制御部１６からの
出力信号が導入されている。当該信号追尾帯域幅
制御部１６の入力にはアクセルペダル位置検出部
１８およびブレーキペダル位置検出部２０からの
ペダル踏込み時のペダルの位置変化に係る検出信
号が導入されている。車両に装置されたアクセル
ペダル踏込み時のペダルの位置の変化、車両に装
備されたブレーキペダルの位置の変化に基づいて
ループフイルタの帯域幅を広げるように制御す
る。この場合、アクセルペダル位置検出部１８か
らの信号は、例えば、周知のエンジンのスロツト
ルの開口に係る信号であり、ブレーキペダル位置
検出部２０からの信号は、例えば、ブレーキペダ
ルの踏込み量に係る信号であるかもしくは周知の
ブレーキランプ点灯用のスイツチからの出力信号
である。

これらの信号によりループフイルタを構成する
時定数回路の時定数を連続的に若しくは段階状に
変化させてループ帯域幅を制御する。

一方、前記衛星信号捕捉追尾部１４では信号追
尾帯域幅制御部１６からの制御信号により設定さ
れた帯域幅を持つループフイルタを有するデイレ
イロツクループなどのトラツキングループにより
PNコードとの相関をとり、スペクトル逆拡散信
号を軌道データ収集部２２並びに距離測定部２４
に導入する。軌道データ収集部２２からの衛星の
軌道データにかかる信号と距離測定部２４からの
擬似距離データとが測位演算部２６に導入される
と、測位演算部２６においては予め定められた周
知の航法方程式を解くことにより車両の現在位置
を算出しCRT等の表示装置から構成される位置
表示部２８にその出力信号を送給する。なお、前
記測位演算部２６には車両の現在位置、時刻等の
初期値を設定する初期値設定部３０から初期値設
定信号が導入される。

本発明に係るGPS衛星からの信号追尾方法を
実施するための装置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
ついて第２図に示すフローチヤートを参照しなが
ら以下詳細に説明する。

先ず、第１ステツプにおいて、初期値設定部３
０を利用して測位演算部２６に対して初期位置並
びに時刻を設定する（STP1）。この場合、初期
位置・時刻は前回の位置、時刻の演算値であつて
もよい。

次に、第２ステツプにおいて、GPS衛星から
の信号を捕捉追尾する（STP2）。航法信号は擬
似雑音信号（以下、PN信号という）によつてス
ペクトル拡散変調されているのが通常である。そ
こで、このような衛星信号は第１図のブロツク図
に示すアンテナ１０によつて捕捉され周波数変
換／増憤部１２に送給される。周波数変換／増幅
部１２では受信信号の周波数変換をすると共に増
幅し、衛星信号捕捉追尾部１４に出力信号を導出
する。衛星信号捕捉追尾部１４には受信する衛星
のPNコードと同一の信号を発生するPNコード
発生器および相関機がデイレイロツクループの構
成要素として含まれており、該PNコード発生器
からの出力信号が前記受信信号のPNコードと前
記相関器にて相関がとられている。すなわち、ス
ペクトル拡散された受信信号はPNコード発生器
からのPNコード信号と相関をとることによりス
ペクトル逆拡散復調が衛星信号捕捉追尾部１４で
なされる。

次いで、第３ステツプおよび第４ステツプでア
クセルペダル位置の変化若しくはブレーキペダル
位置の変化の有無を検出する（STP3、STP4）。
ここで、若し、アクセル位置の変化があつた場合
（STP3）、若しくはブレーキ位置の変化があつた
場合（STP4）には第５ステツプに示すように信
号追尾帯域幅（ループ帯域幅）を広げる
（STP5）。この場合、アクセルペダル位置検出部
１８および／またはブレーキペダル位置検出部２
０から信号追尾帯域幅制御部１６に検出信号が導
入され、当該信号追尾帯域幅制御部１６から衛星
信号捕捉追尾部１４のトラツキングループのルー
プ帯域幅を広げるための制御信号を衛星信号捕捉
追尾部１４に送給する。ループフイルタのループ
帯域幅を広げるのは、加速、減速にともなつてデ
イレイロツクループのホールドレンジを広げて、
加速、減速による急速な車両位置の移動にかかわ
らず追尾が継続できるようにするためである。若
し、第３ステツプにおけるアクセルペダル位置の
変化および第４テツプにおけるブレーキペダル位
置の変化を検知しない場合には衛星信号捕捉追尾
部１４の信号追尾帯域幅（ループ帯域幅）を狭め
るように制御信号を送給する（STP6）。この場
合はループフイルタのループ帯域幅を狭めても追
尾が継続できるためである。すなわち、アクセル
ペダル位置の変化あるいはブレーキペダル位置の
変化が存在するときには信号追尾帯域幅を広げて
衛星信号を捕捉追尾し、アクセルペダル位置の変
化のない場合若しくはブレーキペダル位置の変化
がない場合には衛星信号捕捉追尾部１４では信号
追尾帯域幅を狭めた状態で衛星からの信号を追尾
する（STP7）。

衛星信号捕捉追尾部１４からの出力信号は軌道
データ収集部２２に導入され軌道データが収集さ
れる（STP8）。この場合、測位演算に必要とさ
れる複数個のGPS衛星のデータの収集を終了す
るまで第８ステツプ、第９ステツプ（必要な軌道
データの収集が終了したか否か）を繰り返す。

一方、時計オフセツトを含む距離データ、所
謂、擬似距離データが距離測定部２４で測定され
（STP10）、そして、軌道データ収集部２２で収
集された衛星の軌道データと距離測定部２４によ
つて算出された擬似距離データが測位演算部２６
に導入されると測位演算部２６では予め図示しな
いメモリ等に書き込まれた周知の航法方程式に前
記の軌道データ、擬似距離データを代入して解く
ことにより現在位置を演算する（STP11）。算出
された現在位置データは位置表示部２８に送給す
される（STP12）。位置表示部２８において現在
位置が表示されると、再び第２ステツプに戻り衛
星信号の捕捉追尾が続行される。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、人工衛星から
の電波を追尾する際、車両に装備されたアクセル
ペダル、ブレーキペダルを踏み込んだときにおけ
る位置の変化を検出して車両の加速あるいは減速
を検出し、トラツキングループのループ帯域幅の
広、狭を制御している。このため、GPS衛星か
らの電波を受信しながら測位演算を遂行しつつ走
行する際、車両の加速時あるいは減速時における
速度の変化時においても、トラツキングループの
ループ帯域幅が自動的に広げられて、人工衛星か
らの電波の追尾が中断されることはなくなり、測
位演算を中断することなしに連続的に推測走行す
ることが可能となる効果を奏する。

また、アクセルペダル、ブレーキペダルの踏込
み位置を変化させないときは、トラツキングルー
プのループ帯域幅は狭められて、正確な現在位置
の測位が可能となる効果がある。

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、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図は本発明方法を実施するための装置のブ
ロツク図、第２図は本発明方法を実施するための
装置に係るフローチヤートである。 １０……アンテナ、１２……周波数変換／増幅
部、１４……衛星信号捕捉追尾部、１６……信号
追尾帯域幅制御部、１８……アクセルペダル位置
検出部、２０……ブレーキペダル位置検出部、２
２……軌道データ収集部、２４……距離測定部、
２６……測位演算部、２８……位置表示部、３０
……初期値設定部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ GPSを構成する複数個の人工衛星からの電
   波信号を追尾する際、車両に装備されたアクセル
   ペダルを踏んだときにおけるアクセルペダル位置
   の変化を検出する第１の工程と、車両に装備され
   たブレーキペダルを踏み込んだときにおけるブレ
   ーキペダル位置の変化を検出する第２の工程と、
   さらに、前記両工程においてアクセルペダル位置
   の変化あるいはブレーキペダル位置の変化を検出
   したときには人工衛星からの受信信号を追尾する
   ためのトラツキングループのループ帯域幅を広げ
   る第３の工程と、アクセルペダル位置の変化ある
   いはブレーキペダル位置の変化を検出しないとき
   には人工衛星からの受信信号を追尾するためのト
   ラツキングループのループ帯域幅を狭める第４の
   工程とを備え、人工衛星からの受信信号をトラツ
   キングループのループ帯域幅内に保持することに
   より連続的に追尾可能とすることを特徴とする
   GPS衛星からの信号追尾方法。