JPH07191127A - 多チャネルgps受信機によりgps衛星からの信号を探索し捕捉する方法および多チャネルgps受信機 - Google Patents

多チャネルgps受信機によりgps衛星からの信号を探索し捕捉する方法および多チャネルgps受信機

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JPH07191127A
JPH07191127A JP6169655A JP16965594A JPH07191127A JP H07191127 A JPH07191127 A JP H07191127A JP 6169655 A JP6169655 A JP 6169655A JP 16965594 A JP16965594 A JP 16965594A JP H07191127 A JPH07191127 A JP H07191127A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 GPS受信機をターンオンした後で最初の位
置決定まで必要な時間を低減する方式および方法を提供
する。 【構成】 本発明の実施例には同時に8基までのGPS
衛星を追跡できるGPS受信機10が含まれている。G
PS受信機10は並行探索、分割探索、および予計算の
ためのコンピュータ利用方法により構成される。並行探
索法により見掛け上のドップラー周波数スペクトルはい
くつかのセグメントへ区分され、各セグメント内で最初
のGPS衛星信号が並行探索される。所定時間が限れて
も最初のGPS測位点が見つからない場合には、分割探
索が開始される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に航法システムに
関し、特に最初の位置決定までの時間および再捕捉に高
速性能を有する全地球測位システム(GPS)装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】全地球測位システム受信機は代表的に3
基以上の頭上衛星から受信する信号を使用して位置およ
び速度等の航法データを決定し、このようなシステムに
より高度や時間を提供することもできる。GPS信号は
世界中で利用することができ、それを使用して自動車等
の車輛の位置を1市街地区画以内もしくはそれよりも良
好に決定することができる。二重周波数キャリアGPS
受信機は代表的にGPS衛星に関連する一対の無線キャ
リアL1,L2を追跡しこれらのキャリア周波数にP符
号変調を行って累積デルタ距離(accumulate
d delta−range;ADR)測定値を発生
し、同時にL1 C/A符号を追跡して符号位相測定値
を発生する。キャリア周波数L1には1575.42M
Hzが割当てられキャリア周波数L2は1227.78
MHzとされる。低廉な受信機は一つのキャリア周波数
にしか同調せず、したがって位置誤差として現れる局部
電離層遅延を計算するための適切な情報が得られない。
このような周波数では、無線キャリア信号は見通し内伝
播を行う。したがって、建物、山岳および地平線により
受信が閉塞されることがある。
【0003】地球のまわりの軌道におけるGPS衛星の
星座は現在およそ17基の個別衛星により構成されてい
る。その各々が符号多元接続構成とされた32の一意的
な識別符号の中の一つの符号を送信する。これにより多
数のGPS衛星の全てが同じ周波数(±衛星の相対速度
によるその周波数のドップラー周波数偏移)でスペクト
ル拡散モードで送信を行うことができる。個々のGPS
衛星に予め配分されている32の擬似ランダム数列(P
RN)の中の一つに1023“チップ”符号を相関させ
ることにより信号とノイズのごたまぜの中から特定の衛
星が選び出される。これらの符号は必ずしも互いに同相
で送信されるわけではない。したがって、GPS衛星の
初期“捕捉”にはドップラー周波数偏移および発振器の
不正確さを考慮してさまざまなキャリア周波数を探索
し、異なる1023の符号位相および12以上の相関符
号テンプレートを使用して符号整合を探索することが伴
う。
【0004】高層建造物の多い大都市では、特定の受信
機により追跡される1基以上のGPS衛星が一時的に閉
塞されることがある。場合によっては、このような閉塞
により全ての頭上GPS衛星の追跡が防止されこのよう
な停止期間が数分間続くことがある。またGPS信号は
地下もしくは海底トンネルを移動中の車輛は利用するこ
とができない。
【0005】少くとも一つの背景技術GPS5チャネル
受信機ではその全チャネルが1基の衛星へ指向され、そ
れは受信機のユーザディスプレイにより表示される。こ
れはドップラー効果および受信機内の局部発振器の不正
確さによる衛星信号周波数の不確かさの問題に取り組む
ものである。ドップラー周波数スペクトルを受信機チャ
ネルと同数のセグメントへセグメント化しかついくつか
の受信機チャネルの各各に各セグメント内の探索を行う
よう指定することにより、見掛け上のドップラー周波数
スペクトルによる特定衛星の探索が並行して行われる。
単独で最大の不確かさは代表的な局部発振器の始動時に
おけるランダム周波数により生じる。したがって、現在
位置が判れば使用できるはずの見掛け上のドップラー周
波数の実際のドップラー周波数が判っているかどうかに
かかわらず完全に不明となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、GPS受
信機をターンオンした後で最初の位置決定に必要な時間
を低減する方式および方法を提供することが本発明の目
的である。
【0007】要約すれば、本発明の実施例には8基まで
のGPS衛星を同時に追跡できるGPS受信機が含まれ
る。GPS受信機に含まれるファームウェアは並行探
索、分割探索および予計算のためのコンピュータ利用方
法を具備している。並行探索方法により見掛け上のドッ
プラー周波数スペクトルはいくつかのセグメントへ分割
され各セグメント内で最初のGPS衛星信号が並行探索
される。所定の時間が限れても最初のGPS衛星が捕捉
されない場合には、他の衛星が探索されそれは最初の衛
星が追跡されるまで続けられる。
【0008】並行探索による情報は後続する衛星の捕捉
速度を速めるのに使用される。最初の決定位置を得るの
に充分な衛星が捕捉できない場合には、所定期間後に分
割探索が行われる。この探索方法では従来技術の発振器
の温度安定性を欠く低コスト局部発振器を使用すること
ができる。分割探索法では使用可能チャネルの半分をも
第1組のGPS衛星の探索に指定することができ、その
間第2組のGPS衛星を残りのチャネルで探索すること
ができる。予計算法により次の数時間にわたって最高高
度が予期されるGPS衛星はどれであるかが決定され、
GPSの次のターンオン時に使用されるこのような候補
GPS衛星の探索リストが準備される。GPS受信機を
ターンオフしてからターンオンし戻すまでの時間が僅か
数時間であるような場合には、予計算される候補探索リ
ストには比較的短い探索の後で迅速に捕捉を行うための
GPS衛星のアイディンティティが付与される。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の利点はGPS受
信機の最初の位置決定までの時間を改善する方法が提供
されることである。
【0010】本発明のもう一つの利点はGPS受信機が
最初のターンオン時に数分間信号受信を拒絶された場合
に行き当る探索遅延を低減する方式が提供されることで
ある。
【0011】本発明のもう一つの利点は、一つが最終決
定位置に関連しもう一つはそれとインターリーブされて
その位置仮定に地球上の残りの位置を使用するGPS衛
星信号源の2つのリストを探索する方式が提供されるこ
とである。
【0012】本発明のもう一つの利点は将来の追跡機会
を予め計算して短い非動作期間後に再始動する場合の追
跡すべきGPS衛星の探索時間を短縮する方式が提供さ
れることである。
【0013】本発明のもう一つの利点は大部分の探索電
力を公称周波数付近に当て内部距離を迅速に探索した後
で外部探索に移行する並行探索を含む方式が提供される
ことである。
【0014】本発明のもう一つの利点は電源投入時に受
信機アンテナがカバーすなわち閉塞されている場合に最
初の位置決定までの時間を最少限に抑え、しかも最終位
置を完全には信頼しないことにより電源遮断されても受
信機が相当の距離を移動することができる分割探索を含
む方式が提供されることである。
【0015】
【実施例】図1に本発明の全地球測位システム(GP
S)受信機の実施例を一般的に番号10で示す。GPS
受信機10は6チャネル型でありパッチアンテナ12、
低ノイズ増幅器14、帯域フィルタ(BPF)16、ミ
キサ18、局部発振器(LO)20、中間周波数(I
F)段22、位相復調器24、多チャネルGPS符号相
関器26、およびファームウェアメモリ30を有するG
PS航法コンピュータ28を含んでいる。ファームウェ
ア30のある部分を除けば、GPS受信機10はTri
mble Navigation社(Sunnyval
e,CA)から“ENSIGN”の商標で市販されてい
る可搬型3チャネルGPS受信機のような市販ユニット
で構成することができる。
【0016】ファームウェア30はGPS受信機10の
地理的位置および速度を時間と共に決定するのに必要な
コンピュータ命令(プログラム)により構成される。こ
のようなプログラムは従来のプログラムでありLO20
の周波数出力を変えて見掛け上のドップラー周波数スペ
クトルを掃引しアンテナ12により捕捉されるGPS衛
星からの信号を見つけ出す機能を含んでいる。相関器2
6にはスペクトル拡散通信により運ばれる情報を復調す
るさまざまな擬似ランダム数(PRN)相関符号および
位相が供給される。GPS航法コンピュータ28はいく
つかの可視GPS衛星までの仮の(Pseudo)距離
を計算し、GPS衛星から周期的に送られる軌道暦表お
よび衛星暦を使用して所定位置のGPS衛星を使用した
三角測量により測位点を決定する。
【0017】GPS受信機10が最初に電源投入される
場合、どのGPS衛星が近くにあるかについては最終位
置および暦に基いて推測するしかない。実際に利用でき
るGPS衛星を識別して追跡するにはPRN相関符号リ
ストを介した探索を行わなければならない。位置決定を
行うのに充分なGPS衛星が捕捉された後では、その時
探索されるGPSは正確に予測され、各々の地平線角度
について不確かさは残らない。代表的にはGPS航法コ
ンピュータ28から出力される位置決定に対しては少く
とも3基のGPS衛星を追跡しなければならない。
【0018】各GPS衛星の送信キャリア周波数のドッ
プラー周波数偏移が生じそれはGPS受信機10に対す
る速度(ベクトルプラス速度)に依存する。この実際の
ドップラー周波数偏移により配分されたL1キャリアに
数KHzの不確かさが生じ、無線スペクトルを掃引する
ことによりそれを克服して所望する信号を見つけ出さな
ければならない。暦情報を使用してドップラー周波数が
いくらであるべきかを予測し、探索を抑止することがで
きる。
【0019】しかしながら、LO20の絶対周波数の不
正確さにより見掛け上のドップラー周波数のスペクトル
は例えば±10KHz等の他の場合よりも広くなること
がある。従来技術では非常に高品質の温度補償された水
晶発振器(TCXO)を使用することにより見掛け上の
ドップラー周波数スペクトルによる迅速な探索を行って
いる。このような高品質局部発振器は高価でありGPS
受信機10にかなりのコストが付加される。これらの発
振器の安定度は1〜2ppm程度である。低コスト発振
器は20ppmにも変動することがある。したがって、
従来局部発振器の費用と見掛け上のドップラー周波数ス
ペクトルによる探索に必要な最初の位置決定までの時間
との間で歩み寄りがなされている。
【0020】GPS受信機10はGPS衛星信号のおよ
そ300Hz以内で掃引を行うだけでそのキャリア周波
数を同期させることができる。このような周波数掃引は
LO20の一部である数値制御発振器(NCO)のさま
ざまな除算器値を航法コンピュータ28にロードさせる
ことにより実現される。LO20内のこのようなデバイ
スで一般的に使用される位相同期(PLL)回路により
捕捉して限定された範囲内で同期させる能力が提供され
る。したがって、GPS衛星からの信号を探索する場
合、図2Aおよび図2Bに示す方策が使用される。
【0021】図2Aでは、3チャネルGPS受信機はそ
の3チャネル(CH0,CH1,CH2)が公称中心周
波数を中心とする第1組のビン(S1)内で肩を並べて
整列されるようになされている。図2Bは各ビン内でG
PS衛星の信号を捜し出すのに使用される“ピンポン”
探索法を示す。最初に、探索は一方側(+で示す側)に
おいて各ビンの公称中心周波数の近くで開始され、反対
側(実施例では−側)近くへはね返る。前後のはね返り
により各ビン内の探索が次第に広く行われビン全体が探
索されるまで続く。図2Aでは、S1の3ビンの探索が
完了すると、次に第2組のビンの探索が行われる。図2
Aにおいて、S1よりも上の次の2つのビンにはCH0
およびCH1が指定され、S1よりも下の次のビンには
CH2が指定される。使用チャネルの選定および奇数残
留チャネルとされる側の決定は任意とされる。S2内で
公称周波数よりも上で使用される奇数チャネルを平衡さ
せるために、3組(S3)は公称中心周波数よりも下の
2ビンと上の1ビンを有している。1対の距離境界内で
信号を見つけ出す従来の探索方法は沢山あり、その多く
はここに記載する本発明のマクロ探索法の実施例と互換
性がある。したがって本発明は前記した高低ピンポン探
索に限定されるものではない。
【0022】図3Aおよび図3Bにフロー図で示す並行
探索コンピュータ利用プロセス40により、GPS航法
コンピュータ28は見掛け上のドップラー周波数スペク
トルをいくつかの部分(例えば、図2Aにおける第1〜
第3探索距離)へセグメント化し、使用可能な多数のG
PS受信機チャネルを使用して各部分内で並行探索を行
う。GPS受信機10に可搬型3チャネルGPS受信機
が使用される場合には、見掛け上のドップラー周波数ス
ペクトルの一部は低位、公称、および上位周波数セグメ
ントへ分割される。±1KHzの探索を行うのに充分な
時間が各周波数セグメント内の並行探索に与えられる。
GPS衛星信号が見つからない場合には、上下チャネル
がさらにステップアウトされて各々がプラスもしくはマ
イナス1KHzのもう一つのセグメントを探索できるよ
うにされる。
【0023】プロセス40は電源投入ステップ41、探
索衛星選定ステップ42、選定衛星に対する公称中心周
波数予測ステップ43、無線周波数スペクトルを分割し
て使用可能なGPS受信機チャネルを公称中心周波数の
周りにかたまるように指定するステップ44からなって
いる。ステップ45により各GPS受信機チャネルを介
して各周波数帯の第1組が並行して探索される(図2A
のS1)。しかしながら、探索する必要があるかも知れ
ない見掛け上のドップラー周波数スペクトルはS1より
も広いことがある。ステップ46において信号が見つか
っているかどうかが判断される。見つかっていなけれ
ば、ステップ47において探索限界を越えているかどう
かが判断される。例えば、探索限界は時間および/もし
くは周波数限界とすることができる。探索限界を越えて
いる場合には、ステップ42へ制御が戻されて別の衛星
が選定される。越えていない場合には、ステップ48に
おいて次の組の周波数帯へ使用可能チャネルが指定され
る。ステップ49において、予測および実測ドップラー
周波数に基いて発振器誤差が評価される。次に分割探索
が行われる。最初の位置決定の前の全ての後続探索がこ
の評価を使用して他の衛星に対する探索距離を洗練、制
限するか、もしくは最小限に抑える。例えば、衛星の実
際のドップラー周波数が1KHzであり発振器誤差が1
0KHzであれば、各衛星は例えば10KHzの探索限
界をとる。したがって、10KHz範囲だけが一度迅速
に探索される。
【0024】図3Bにおいて、ステップ42には最高G
PS衛星を調べるステップ50が具備されている。その
GPS衛星からの信号が見つかっておれば、ステップ5
1においてプログラム制御はエグジットされる。そうで
ない場合には、ステップ52においてまだ調べられてい
ない次位のGPS衛星が選定される。そのGPS衛星か
らの信号が見つかっておれば、ステップ53においてプ
ログラム制御はエグジットされる。そうでない場合に
は、ステップ54において最高GPS衛星が再び調べら
れる。そのGPS衛星からの信号が見つかっておれば、
ステップ55においてプログラム制御はエグジットす
る。そうでない場合には、ステップ56において地平線
限界よりも下に現れる次位GPS衛星が選定される。ス
テップ57において利用可能な全GPS衛星が調べられ
ているかどうかが調べられる。調べられていなければ、
制御はステップ50へ戻る。調べられておれば、ステッ
プ58においてリセットされる。例えば、仰角がそれぞ
れ70°、40°、10°、−5°、−15°および−
90°である6基の衛星SV1〜SV6がある場合、前
記選定順はSV1、SV2、SV1、SV5、SV1、
SV3、SV1、SV4、SV1およびSV6となる。
ステップ58でリセットされた後では、順序は再びSV
1、SV2、SV1、SV5、SV1、SV3、SV
1、SV4、SV1およびSV6となる。いずれ仰角に
は無関係に全衛星が調べられる。
【0025】実施例では、通常そうであるようにドップ
ラー周波数誤差が近ければ、従来技術よりも速く見つけ
ることができる。これは実際の周波数に非常に近い場合
が多い予測周波数の近くにより多くの探索能力が配置さ
れるためである。例えば、実際の周波数が−4KHzで
公称周波数が−1KHzであれば、本発明により最初の
パスで信号を見つけることができる。非予計算もしくは
非中心代替技術では信号を見つけ出すのに最大探索時間
を要する。
【0026】より多数のGPS受信機チャネルをGPS
受信機10で使用することができるため、任意の時間に
より多くの探索距離を並行に探索することができる。例
えば6チャネルの偶数チャネルの場合には、探索距離は
好ましくは公称周波数が2つの中間探索距離の境界に沿
うのではなくその一方の中心に近くなるような周波数配
置とされる。これにより公称周波数の周りに幾分片寄っ
た探索距離とされるが、公称周波数においてGPS衛星
信号が見つかる確率が幾分向上しまた代表的に探索は各
探索距離の縁ではなく中心で開始されるため探索は早く
終了する。図2AはS1〜S3およびそれを越えるこの
ような探索シーケンスの代表例である。
【0027】GPS受信機10の最初の同調時にアンテ
ナ12(図1)がカバーされている場合には、代表的に
航法コンピュータ28はどのGPS衛星が近くにいる可
能性が高いかに関する任意の仮定や予め計算された情報
を廃棄する。このようなGPS衛星を追跡する探索が失
敗した後で、他のGPS衛星が調べられる。従来技術で
は、地球周りの軌道の他の全てのGPS衛星を最初に調
べないうちは元の1組のGPS衛星は再度調べられるこ
とはない。このような探索のラウンドロビン時間は非常
に長くなって、ユーザはGPS受信機10が不適切すな
わち機能しないと憶測するようになることがある。従来
技術のGPS受信機では現在位置をたずねてユーザにユ
ニットの初期化を要求することによりこのような問題を
回避している。GPS受信機は位置をたずねるのではな
く位置を知らせるものと思われているため、これはユー
ザにとって嫌われることである。したがって、このよう
な質問は排除されているが、不確かさは残る。
【0028】分割探索コンピュータ利用プロセス60の
線図を図4に示す。ステップ62において、位置推定に
基づく最高高度を有する8基のGPS衛星が選定され
る。しかしながら、仮想地平線が誤っている場合もあ
る。ステップ64において、現在の側位点を得るのに充
分な数のGPS衛星が追跡されているかどうかが判断さ
れる。充分でなければ、ステップ66においてパワーア
ップ以後時間限れとなってもやはり側位点を計算するG
PS衛星の数が不充分であるかが調べられる。例えば、
5分経過すると、ステップ68へ入る。充分でなけれ
ば、ステップ64へ制御が戻ってさらに時間が与えられ
る。ステップ68において30秒ごとにGPS衛星の高
度が再計算され位置に基づく半分のGPS衛星と位置に
無関係な他の衛星を使用して探索の基礎が作られる。例
えば、見掛け上の地平線よりも下のGPS衛星はその信
号探索が試みられる。
【0029】図2Aおよび図2Bを参照して前記したよ
うに、最初に5分間の時間限れとなるまで最終位置、時
間および暦に基づいて1組の探索距離すなわちビンだけ
が計算される。次に“分割”局面が開始される。好まし
くは最初の探索リストには航法コンピュータ28がGP
S暦を使用して予測した最高高度衛星および追跡に最も
利用できそうな最終測位点が含まれる。第2のリストに
は航法コンピュータ28が位置に無関係に逐次探索して
予測した衛星を含むことができ、したがって現在位置に
基づいてそれらの仰角が負となることがあるのは誤りと
なる。この方策はGPS受信機10が最終動作期間後に
移動しておれば、それは長い旅程ではなく短い旅程であ
った確率が高く、したがって例えば地球の反対側である
よりも前の測位点の地平線である可能性が高いという仮
定に基づいている。
【0030】GPS受信機10が電源投入してから航法
コンピュータ28が現在時間、現在の暦、およびメモリ
に記憶された前の測位点に基づいてどのPRNを使用す
べきかを計算するのに3秒もかかることがある。図5に
示す予計算プロセス80は受信機が位置計算を開始した
後で周期的に実施することができる。プロセス80のス
テップ82において近い将来のさまざまな時間に使用す
べき特定PRNのテーブルが作成される。したがって、
GPS受信機10が電源遮断してから数時間後に投入し
戻されると、GPS航法コンピュータはステップ84に
おいて予め計算されたPRNリストを指示して使用し、
最初の位置決定までの時間を節減することができる。前
の動作期間中に得られる天体暦情報は充分新鮮なもので
あって収集後僅か5〜6時間しか有用ではない。代表的
に暦情報の有効寿命はおよそ4週間である。しかしなが
ら、非動作時間が数時間を越すと、新たに収集されたデ
ータを処理しなければならず予計算の利点は比例的に減
少する。したがって、予計算プロセス80には近い将来
のさまざまな時間にどのPRNを使用すべきかを示し各
々を時間的に指示する表を作成するための進行中背景ル
ーチン82が含まれている。GPS受信機10の電源投
入時に実行される初期化サブルーチン84において、現
在時間に従って表からPRNが取り出される。
【0031】最初のGPS衛星信号が見つかっている場
合には、見掛け上のドップラー周波数はさらに抑制して
さらに衛星を探索することができ、これら付加衛星の探
索速度および最初の測位点の計算時間が速くなる。これ
は衛星と受信機間の相対運動により生じるドップラー周
波数よりも発振器の不確かさの方が遙かに大きい場合に
生じる。
【0032】本発明では、全ドップラー周波数スペクト
ルを探索するのに充分な時間が経過しても最初の探索衛
星が見つからない場合には、有望な位置を与えればこの
ような最初の衛星は見えたはずであるという最初の仮定
は廃棄される。続いて、次に高度の低い衛星の探索を行
う第2の仮定がなされる。(高度の高い衛星ほど信号強
度が高くドップラー周波数偏移が少い。)第2の仮定が
失敗すると、最初の仮定が再び試みられ、続いて第2の
仮定が再び試みられその次に高度の低い衛星を探索する
第3の仮定が試みられる。
【0033】受信機が長い距離を移動した場合には、4
回ごとに地平線よりも下の衛星が調べられる。GPS受
信機が最終電源投入後長距離を移送されて信号を取得で
きるようにされている場合には、どの衛星が見えるかに
ついての仮定は無効となることがある。しかしながら、
一時的な問題を解消するのに少し時間がかかり最初の仮
定は充分正しいことがあるため、このような仮定を早く
廃棄しすぎたり永久に廃棄してはならない。例えば、高
い駐車場に駐車している車のGPS受信機は車が構造体
から抜け出ようとする間電源投入後数分間はGPS信号
能力を拒絶されることがある。
【0034】本発明によりさらに近い将来のさまざまな
時間にどのGPS衛星が見られるかについて予計算が行
われる。これによりGPS受信機はオーンオフされ次に
数時間後までにターンオンし戻され、初期探索において
最高高度したがって最も良く見える可能性の最も高いG
PS衛星のアイディンティティを使用することができ
る。
【0035】最初の衛星を捕捉した後で、全ドップラー
周波数スペクトルを探索するのに充分な時間が経過して
も測位点が見つからなければ、現在位置に基づいて分割
探索が行われる。使用可能な受信機チャネルが“n”で
ある場合、これらのチャネルの半分は有望な位置を与え
られればこのような最初の衛星が見えたはずであるとい
う最初の仮定を継続するのに使用される。使用可能なチ
ャネルの残りの半分は次に高度の低い衛星の探索を行う
第2の仮定に使用される。第2の仮定が失敗すると、さ
らに次に高度の低い衛星を探索する第3の仮定が使用可
能な後の半分のチャネルにより試みられる。
【0036】実施例について本発明を説明してきたが、
本開示は制約的意味合いを有するものではない。当業者
ならば前記開示を読めばさまざまな変更や修正が自明で
あると思われる。本発明の真の精神および範囲内に入る
変更や修正は全て特許請求の範囲内に入るものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ファームウェア内に1組のコンピュータ利用
方法を含む本発明のGPS受信機実施例のブロック図。
【図2】 Aは探索距離へ分割された無線スペクトルお
よび見掛け上のドップラー周波数スペクトルを示す線
図。Bは図2Aの代表的な探索距離内におけるピンポン
シーケンスを示す無線スペクトルおよび見掛け上のドッ
プラー周波数スペクトルを示す線図。
【図3】 Aは図1のGPS受信機のファームウェア内
にコンピュータサブルーチンとして含まれる並行探索法
を示すフロー図。Bは図3Aのフロー図に含まれる衛星
選定プロセスのフロー図。
【図4】 図1のGPS受信機のファームウェア内にコ
ンピュータサブルーチンとして含まれる分割探索法のフ
ロー図。
【図5】 図1のGPS受信機のファームウェア内にコ
ンピュータサブルーチンとして含まれる将来の追跡機会
の予計算法を示すフロー図。
【符号の説明】
10 全地球測位システム受信機 12 パッチアンテナ 14 低ノイズ増幅器 16 帯域フィルター 18 ミキサ 20 局部発振器 22 中間周波数段 24 位相復調器 26 多チャネルGPS符号相関器 28 GPS航法コンピュータ 30 ファームウェアメモリ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多チャネルGPS受信機によりGPS受
    信機からの信号を探索し捕捉する方法であって、該方法
    は、 現在時間およびGPS衛星暦および所定の地理的位置に
    基づいて将来の複数の時間に見えると予測されるGPS
    衛星に関連する擬似ランダム数(PRN)符号表を予め
    計算し、 前記表の予計算ステップに続く非動作期間後に前記GP
    S受信機が再度電源投入される時間に従って前記表から
    PRN符号を取り出し、 前記GPS受信機の前記多チャネルを使用して前記取り
    出されたPRN符号に関連する最初のGPS衛星からの
    信号を並行探索して最初の探索距離には前記GPS衛星
    の中間点における公称周波数が配置され第1のチャネル
    は前記最初の探索距離を探索するよう指定され第2のチ
    ャネルは前記最初の探索距離に隣接する第2の探索距離
    を並行探索するように指定されるようにし、 前記最初のGPS衛星が見つからなかった場合には前記
    多チャネルを前記最初のGPS衛星および第2のGPS
    衛星を探索するために分割する、 ステップからなる、信号探索捕捉方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法であって、前記表の
    予計算には前記非動作期間の前に得られる天体暦情報が
    含まれ前記表は前記天体暦情報の有効度により制限され
    る期間だけ時間的に広がっている、信号探索捕捉方法。
  3. 【請求項3】 多チャネルGPS受信機により所定の候
    補GPS衛星からの信号を探索し捕捉する方法であっ
    て、該方法は、 現在時間およびGPS衛星暦および所定の地理的位置に
    基づいて将来の複数の時間に見えるものと予測されるG
    PS衛星に関連する擬似ランダム数(PRN)符号表を
    予め計算し、 前記表の予計算ステップに続く非動作期間後に前記GP
    S受信機が再度電源投入される時間に従って前記表から
    PRN符号を取り出す、 ステップからなる、信号探索捕捉方法。
  4. 【請求項4】 多チャネルGPS受信機によりGPS衛
    星からの信号を並行探索して捕捉する方法であって、該
    方法は、 GPS衛星信号に対する見掛け上のドップラー周波数ス
    ペクトル内の公称周波数として特定のキャリア周波数を
    予め選定し、 前記見掛け上のドップラー周波数スペクトルを複数の隣
    接する探索距離へ分割して前記見掛け上のドップラー周
    波数スペクトルの中心に近い特定の最初の探索距離が前
    記公称周波数を含むようにし、 前記GPS受信機チャネルの最初のチャネルを前記最初
    の探索距離を探索するように指定し、 前記GPS受信機チャネルの第2のチャネルを前記第1
    の探索距離よりも上でそれに隣接する第2の探索距離を
    探索するように指定し、 前記GPS受信機チャネルの前記最初のチャネル以外の
    任意のチャネルを前記最初の探索距離よりも下でそれに
    隣接する第3の探索距離を探索するように指定し、 前記最初の探索距離および少くとも一つの前記隣接する
    探索距離内でGPS衛星からの前記信号を探索して前記
    信号が見つかったら探索を終止し、 前記GPS受信機チャネルの前記最初のチャネル以外の
    任意のチャネルを前記第2の探索距離よりも上でそれに
    隣接する第4の探索距離を探索するように指定し、 前記GPS受信機チャネルの前記最初のチャネル以外の
    任意のチャネルを前記第3の探索距離よりも下でそれに
    隣接する最初の探索距離を探索するように指定し、 前記最初の探索距離および少くとも一つの前記隣接する
    探索距離内でGPS衛星からの前記信号を探索する、 ステップからなる、信号の並行探索捕捉方法。
  5. 【請求項5】 多チャネルGPS受信機であって、該受
    信機は、 現在時間とGPS衛星暦と所定の地理的位置に基づいて
    将来の複数の時間に見えるものと予測されるGPS衛星
    に関連する擬似ランダム数(PRN)符号表を予め計算
    するGPS航法コンピュータ手段と、 前記表の予計算ステップに続く非動作期間後に前記GP
    S受信機が再度電源投入される時間に従って前記表から
    PRN符号を取り出す表指示手段と、 前記GPS受信機の前記多チャネルを使用して前記取り
    出されたPRN符号に関連する最初のGPS衛星からの
    信号を並行探索して最初の探索距離には前記GPS衛星
    信号に対する中点における公称周波数が配置され第1の
    チャネルが前記最初の探索距離を探索するように指定さ
    れ第2のチャネルが前記最初の探索距離に隣接する第2
    の探索距離を並行探索するように指定される無線受信機
    手段と、 前記最初のGPS衛星信号が見つからなかった場合に前
    記多チャネルを前記最初のGPS衛星および第2のGP
    S衛星を探索するために分割する多チャネルGPS受信
    機手段と、 を具備する、多チャネルGPS受信機。
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