JPH0798372A - Ｇｐｓ受信装置 - Google Patents
Ｇｐｓ受信装置Info
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- JPH0798372A JPH0798372A JP5265704A JP26570493A JPH0798372A JP H0798372 A JPH0798372 A JP H0798372A JP 5265704 A JP5265704 A JP 5265704A JP 26570493 A JP26570493 A JP 26570493A JP H0798372 A JPH0798372 A JP H0798372A
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- signal
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- carrier
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Links
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Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 受信の安定性，感度等の復調性能の向上及び
簡素化，低価格化等。 【構成】 受信電波を第１の中間周波信号に変換する第
１の周波数変換器24と、第１の中間周波信号を第２の中
間周波信号に変換する第２の周波数変換器29と、第２の
中間周波信号に送信側での拡散符号（Ｃ／Ａコード）に
近似した拡散符号を乗じてスペクトル拡散復調する逆拡
散復調手段33と、得られた逆拡散復調信号（ＰＳＫ信
号）の復調用搬送波を再生する搬送波再生回路36と、再
生搬送波によりＰＳＫ信号を同期復調する復調手段37
と、第１，第２の周波数変換器24,29 に夫々Ｎ1,Ｎ2 逓
倍して供給される局発信号を出力する局部発振器27と、
局発信号と再生搬送波の分周信号との乗算又は論理演算
を行なう論理演算回路41と、この回路の出力を基にＣ／
Ａコード発生用のクロック信号を生成する手段42,44 等
を備えて構成した。なおＮ1 ＋Ｎ2 は送信側におけるキ
ャリア発生用の逓倍数である。
簡素化，低価格化等。 【構成】 受信電波を第１の中間周波信号に変換する第
１の周波数変換器24と、第１の中間周波信号を第２の中
間周波信号に変換する第２の周波数変換器29と、第２の
中間周波信号に送信側での拡散符号（Ｃ／Ａコード）に
近似した拡散符号を乗じてスペクトル拡散復調する逆拡
散復調手段33と、得られた逆拡散復調信号（ＰＳＫ信
号）の復調用搬送波を再生する搬送波再生回路36と、再
生搬送波によりＰＳＫ信号を同期復調する復調手段37
と、第１，第２の周波数変換器24,29 に夫々Ｎ1,Ｎ2 逓
倍して供給される局発信号を出力する局部発振器27と、
局発信号と再生搬送波の分周信号との乗算又は論理演算
を行なう論理演算回路41と、この回路の出力を基にＣ／
Ａコード発生用のクロック信号を生成する手段42,44 等
を備えて構成した。なおＮ1 ＋Ｎ2 は送信側におけるキ
ャリア発生用の逓倍数である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軌道半径約26,500Kmの
円軌道上を12時間周期で公転する複数のＧＰＳ衛星よ
り、地球上に向けて送信された電波を受信して復調，解
析する、ＧＰＳ受信装置の改良に関する。
円軌道上を12時間周期で公転する複数のＧＰＳ衛星よ
り、地球上に向けて送信された電波を受信して復調，解
析する、ＧＰＳ受信装置の改良に関する。
【０００２】
【技術的背景】スペクトル拡散を使用した衛星航法シス
テムとして、NAVSTAR ＧＰＳ(GlobalPositioning Syste
m）がある。ＧＰＳは米国の国防総省が中心になって開
発された軍事目的の高精度な衛星航法システムである
が、一部が民間の利用に解放され、地上や海洋上の乗物
等の位置を検出する測位（カーナビゲーション等）に利
用されている。利用者は、３〜４個のＧＰＳ衛星からの
スペクトル拡散された信号電波を夫々受信して、電波伝
搬時間を図ることにより、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信装
置（アンテナ）までの距離を求め、自分の位置を未知数
とした方程式を解くことにより現在位置（緯度，経度，
及び高度）を知るものである。
テムとして、NAVSTAR ＧＰＳ(GlobalPositioning Syste
m）がある。ＧＰＳは米国の国防総省が中心になって開
発された軍事目的の高精度な衛星航法システムである
が、一部が民間の利用に解放され、地上や海洋上の乗物
等の位置を検出する測位（カーナビゲーション等）に利
用されている。利用者は、３〜４個のＧＰＳ衛星からの
スペクトル拡散された信号電波を夫々受信して、電波伝
搬時間を図ることにより、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信装
置（アンテナ）までの距離を求め、自分の位置を未知数
とした方程式を解くことにより現在位置（緯度，経度，
及び高度）を知るものである。
【０００３】衛星航法システムは、複数のＧＰＳ衛星か
ら成る宇宙部分(Space Segment),制御部分(Control Seg
ment),及び利用者部分(User Segment)の３部分から成っ
ている。利用者にあっては３次元空間での位置や速度が
高い精度で瞬時に求められる等、従来の航法システムに
比べて多くの利点を有し、船舶用や自動車用ナビゲーシ
ョンシステム，携帯用測位システム等に広く利用され始
めており、最近では特に携帯用測位システム等における
ニーズが高まりつつあり、その将来性や発展性が期待さ
れ、ＧＰＳ受信装置の開発競争が我が社を含む｛特願平
5-181860号等参照｝有力各社で進められている。
ら成る宇宙部分(Space Segment),制御部分(Control Seg
ment),及び利用者部分(User Segment)の３部分から成っ
ている。利用者にあっては３次元空間での位置や速度が
高い精度で瞬時に求められる等、従来の航法システムに
比べて多くの利点を有し、船舶用や自動車用ナビゲーシ
ョンシステム，携帯用測位システム等に広く利用され始
めており、最近では特に携帯用測位システム等における
ニーズが高まりつつあり、その将来性や発展性が期待さ
れ、ＧＰＳ受信装置の開発競争が我が社を含む｛特願平
5-181860号等参照｝有力各社で進められている。
【０００４】ＧＰＳ衛星からの電波は、公開されている
Ｃ／Ａ(Clear and Acquisition）コードと、軍用として
非公開のＰ(Precision）コードの２種類の拡散符号を用
いて航法メッセージを拡散変調し、得られた夫々の拡散
変調信号をキャリヤ変調して送信されたものである。か
かるＧＰＳ衛星は複数(21)個打ち上げられており、各衛
星により使用されるＣ／ＡコードやＰコード等の拡散符
号は夫々異なっている。これにより、複数のＧＰＳ衛星
からの電波を識別して距離を正しく計算することができ
る。
Ｃ／Ａ(Clear and Acquisition）コードと、軍用として
非公開のＰ(Precision）コードの２種類の拡散符号を用
いて航法メッセージを拡散変調し、得られた夫々の拡散
変調信号をキャリヤ変調して送信されたものである。か
かるＧＰＳ衛星は複数(21)個打ち上げられており、各衛
星により使用されるＣ／ＡコードやＰコード等の拡散符
号は夫々異なっている。これにより、複数のＧＰＳ衛星
からの電波を識別して距離を正しく計算することができ
る。
【０００５】
【従来の技術】従来のＧＰＳ受信装置の動作原理等につ
いて説明するに当り、送信側であるＧＰＳ衛星の構成及
び送信原理等について、図１と共に説明する。
いて説明するに当り、送信側であるＧＰＳ衛星の構成及
び送信原理等について、図１と共に説明する。
【０００６】図１はＧＰＳ衛星におけるの送信装置を示
している。この送信装置はＬ1 キャリヤと呼ばれる1.57
542GHzと、Ｌ2 キャリヤと呼ばれる 1.2276GHzの、２種
類のキャリヤによりスペクトル拡散した信号を送信する
ものである。送信に必要な各種のキャリヤや各コードを
生成するための、基準信号発生器として原子時計１を使
用しており、具体的には非常に安定した原子振動を行う
Ｃs(セシウム）又はＲb(ルビジウム）の原子時計が用い
られ、ここで10.23MHzの基準周波数を生成して、この周
波数を基準として各キャリヤや各コードを生成してい
る。
している。この送信装置はＬ1 キャリヤと呼ばれる1.57
542GHzと、Ｌ2 キャリヤと呼ばれる 1.2276GHzの、２種
類のキャリヤによりスペクトル拡散した信号を送信する
ものである。送信に必要な各種のキャリヤや各コードを
生成するための、基準信号発生器として原子時計１を使
用しており、具体的には非常に安定した原子振動を行う
Ｃs(セシウム）又はＲb(ルビジウム）の原子時計が用い
られ、ここで10.23MHzの基準周波数を生成して、この周
波数を基準として各キャリヤや各コードを生成してい
る。
【０００７】即ち、基準信号を 154逓倍器２に供給して
154逓倍した後Ｌ1 キャリヤ発生器３に供給してＬ1 キ
ャリヤを生成し（1.57542GHz＝10.23MHz×154)、同様に
Ｌ2キャリヤは 120逓倍器９にて 120逓倍してＬ2 キャ
リヤ発生器１０により生成している(1.2276GHz＝10.23M
Hz×120)。また、Ｃ／Ａコードは基準信号の周波数を1/
10分周器４により分周して1.023MHzのクロック信号を生
成し、このクロック信号をＣ／Ａコード発生器５に供給
することにより1.023Mbps,１周期が1023チップの拡散符
号（Ｃ／Ａコード）を生成している。
154逓倍した後Ｌ1 キャリヤ発生器３に供給してＬ1 キ
ャリヤを生成し（1.57542GHz＝10.23MHz×154)、同様に
Ｌ2キャリヤは 120逓倍器９にて 120逓倍してＬ2 キャ
リヤ発生器１０により生成している(1.2276GHz＝10.23M
Hz×120)。また、Ｃ／Ａコードは基準信号の周波数を1/
10分周器４により分周して1.023MHzのクロック信号を生
成し、このクロック信号をＣ／Ａコード発生器５に供給
することにより1.023Mbps,１周期が1023チップの拡散符
号（Ｃ／Ａコード）を生成している。
【０００８】また、衛星固有の航法メッセージは、基準
信号の周波数を204600分の１分周器６により1/204600分
周してメッセージ発生器７に供給することにより５０bp
s のデータとして生成され、Ｐコードは基準周波数をそ
のままクロック信号として用いてＰコード発生器８によ
り生成される。Ｃ／Ａコードと航法メッセージは論理演
算回路の一種であるＥＸ−ＯＲゲート（排他的論理和回
路）１１に供給されて、排他的論理和演算されることに
よりメッセージが拡散変調された信号として得られ、こ
の信号は、上記Ｌ1 キャリヤが９０°シフタ１３により
９０°位相シフトされたキャリヤと乗算器１４にて乗算
された後、加算回路１８に供給される。また、Ｐコード
も同様に航法メッセージと共にＥＸ−ＯＲゲート１２に
供給されてメッセージを拡散変調した後Ｌ1 キャリヤと
乗算器１５にて乗算されて加算回路１８に供給される。
信号の周波数を204600分の１分周器６により1/204600分
周してメッセージ発生器７に供給することにより５０bp
s のデータとして生成され、Ｐコードは基準周波数をそ
のままクロック信号として用いてＰコード発生器８によ
り生成される。Ｃ／Ａコードと航法メッセージは論理演
算回路の一種であるＥＸ−ＯＲゲート（排他的論理和回
路）１１に供給されて、排他的論理和演算されることに
よりメッセージが拡散変調された信号として得られ、こ
の信号は、上記Ｌ1 キャリヤが９０°シフタ１３により
９０°位相シフトされたキャリヤと乗算器１４にて乗算
された後、加算回路１８に供給される。また、Ｐコード
も同様に航法メッセージと共にＥＸ−ＯＲゲート１２に
供給されてメッセージを拡散変調した後Ｌ1 キャリヤと
乗算器１５にて乗算されて加算回路１８に供給される。
【０００９】更に、ＥＸ−ＯＲゲート１１，１２の各出
力とＰコードは、前記制御部分に含まれる地上局の送信
装置（図示せず）により制御されるスイッチＳw1を介し
て選択され、Ｌ2 キャリヤと乗算器１７にて乗算されて
加算回路１８に供給される。加算回路１８で加算された
上記各入力信号は、アンテナ１９を介して地上局のＧＰ
Ｓ受信装置に送信される。
力とＰコードは、前記制御部分に含まれる地上局の送信
装置（図示せず）により制御されるスイッチＳw1を介し
て選択され、Ｌ2 キャリヤと乗算器１７にて乗算されて
加算回路１８に供給される。加算回路１８で加算された
上記各入力信号は、アンテナ１９を介して地上局のＧＰ
Ｓ受信装置に送信される。
【００１０】なお、Ｐコードの符号長は6.187104×１０
12チップの非常に長い符号であることは判っているが、
Ｐコードの拡散符号は前記の如く公開されていない。従
って、Ｌ2 キャリヤがＰコードにより拡散変調されてい
る場合には、一般利用者用のＧＰＳ受信装置側ではＬ2
キャリヤを逆拡散復調することはできない。しかし乍
ら、航空機に比べて速度がかなり遅い移動体である自動
車や船舶等では、Ｃ／Ａコードと航法メッセージにより
拡散変調されているＬ1 キャリヤを受信，復調できさえ
すれば充分利用できるので、一般用のＧＰＳ受信装置と
しては、後述の如く、Ｌ2 キャリヤは扱わない構成とな
っている。
12チップの非常に長い符号であることは判っているが、
Ｐコードの拡散符号は前記の如く公開されていない。従
って、Ｌ2 キャリヤがＰコードにより拡散変調されてい
る場合には、一般利用者用のＧＰＳ受信装置側ではＬ2
キャリヤを逆拡散復調することはできない。しかし乍
ら、航空機に比べて速度がかなり遅い移動体である自動
車や船舶等では、Ｃ／Ａコードと航法メッセージにより
拡散変調されているＬ1 キャリヤを受信，復調できさえ
すれば充分利用できるので、一般用のＧＰＳ受信装置と
しては、後述の如く、Ｌ2 キャリヤは扱わない構成とな
っている。
【００１１】即ち、前記当社先願において紹介している
ものも含めて、ＧＰＳ受信装置（図示せず）では受信信
号を周波数変換器にて中間周波数に変換した後、復調用
Ｃ／Ａコード発生器から出力されるＣ／Ａコードにより
逆拡散復調し、その後ＰＳＫ復調により航法メッセージ
を復調している。得られた航法メッセージを受信部内の
マイクロコンピュータに取り込み、必要な種々の情報を
再生している。また、上記復調用Ｃ／Ａコード発生器は
受信衛星に応じたコードを生成し、その切換えはマイク
ロコンピュータにより制御される。
ものも含めて、ＧＰＳ受信装置（図示せず）では受信信
号を周波数変換器にて中間周波数に変換した後、復調用
Ｃ／Ａコード発生器から出力されるＣ／Ａコードにより
逆拡散復調し、その後ＰＳＫ復調により航法メッセージ
を復調している。得られた航法メッセージを受信部内の
マイクロコンピュータに取り込み、必要な種々の情報を
再生している。また、上記復調用Ｃ／Ａコード発生器は
受信衛星に応じたコードを生成し、その切換えはマイク
ロコンピュータにより制御される。
【００１２】かかるＧＰＳ受信装置として最も重要な機
能は、ＧＰＳ衛星にて生成された上記Ｃ／Ａコードに同
期したコードを発生することである。従来、この種のＧ
ＰＳ受信装置では、受信衛星のＣ／Ａコードに同期した
コードを発生するために、同期補捉装置や同期保持装置
が用いられ、同期保持装置としてはＤＬＬ（遅延ロック
ループ）が広く用いられている。
能は、ＧＰＳ衛星にて生成された上記Ｃ／Ａコードに同
期したコードを発生することである。従来、この種のＧ
ＰＳ受信装置では、受信衛星のＣ／Ａコードに同期した
コードを発生するために、同期補捉装置や同期保持装置
が用いられ、同期保持装置としてはＤＬＬ（遅延ロック
ループ）が広く用いられている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＧＰＳ受信装置
では、同期補捉装置や同期保持装置の回路構成が複雑で
あり、また、同期保持装置として用いられる遅延ロック
ループを、複数の衛星から送信される互いに異なる受信
電界強度に対して安定して動作させることは困難であ
る。従って、現状では任意の受信電界強度がある閾値以
上で動作する同期保持装置を用いているのが一般的であ
り、全体として回路規模が大掛かりな割には受信電界強
度に対する受信同期のダイナミックレンジが低く、ま
た、各衛星の軌道位置により複数の衛星の電波をタイミ
ング良く受信することが困難であるという欠点がある。
では、同期補捉装置や同期保持装置の回路構成が複雑で
あり、また、同期保持装置として用いられる遅延ロック
ループを、複数の衛星から送信される互いに異なる受信
電界強度に対して安定して動作させることは困難であ
る。従って、現状では任意の受信電界強度がある閾値以
上で動作する同期保持装置を用いているのが一般的であ
り、全体として回路規模が大掛かりな割には受信電界強
度に対する受信同期のダイナミックレンジが低く、ま
た、各衛星の軌道位置により複数の衛星の電波をタイミ
ング良く受信することが困難であるという欠点がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のＧＰＳ受信装置
は、基準信号をＮ逓倍（Ｎは整数）した信号をキャリア
とし、基準信号を１／ｎ分周（ｎは整数）して得たクロ
ック信号を基に拡散符号（Ｃ／Ａコード）を発生させ、
拡散符号にて上記キャリアをスペクトル拡散変調して発
信させたＧＰＳ電波を、受信して復調する装置であっ
て、上記基準信号に近似した周波数の局発信号を出力す
る第１の局部発振器と、局発信号の周波数を夫々Ｎ1 逓
倍及びＮ2 逓倍（Ｎ1,Ｎ2 はＮ1 ＋Ｎ2 ＝Ｎなる整数）
する第１，第２の周波数逓倍器と、受信したＧＰＳ電波
にＮ1 逓倍局発信号を乗算して第１の中間周波信号を得
る第１の周波数変換器と、得られた第１の中間周波信号
にＮ2 逓倍局発信号を乗算して第２の中間周波信号を得
る第２の周波数変換器と、送信側におけるクロック信号
に近似した可変周波数の信号を発振する第２の局部発振
器と、発振された信号をクロックとして拡散符号を生成
する拡散符号（Ｃ／Ａコード）発生器と、第２の中間周
波信号に拡散符号を乗じてスペクトル逆拡散する逆拡散
復調手段と、得られた逆拡散復調信号を同期復調するた
めの搬送波を再生する搬送波再生回路と、再生された搬
送波の分周信号と第１の局部発振器からの局発信号との
乗算又は論理和演算を行なう論理演算回路と、この回路
の出力を基に拡散符号発生用のクロック信号を生成する
生成手段と、逆拡散復調信号のレベル変化の検出により
拡散符号発生器への信号供給を該生成手段からのクロッ
ク信号に切換える同期検出手段とを備えることにより、
上記課題を解決した。
は、基準信号をＮ逓倍（Ｎは整数）した信号をキャリア
とし、基準信号を１／ｎ分周（ｎは整数）して得たクロ
ック信号を基に拡散符号（Ｃ／Ａコード）を発生させ、
拡散符号にて上記キャリアをスペクトル拡散変調して発
信させたＧＰＳ電波を、受信して復調する装置であっ
て、上記基準信号に近似した周波数の局発信号を出力す
る第１の局部発振器と、局発信号の周波数を夫々Ｎ1 逓
倍及びＮ2 逓倍（Ｎ1,Ｎ2 はＮ1 ＋Ｎ2 ＝Ｎなる整数）
する第１，第２の周波数逓倍器と、受信したＧＰＳ電波
にＮ1 逓倍局発信号を乗算して第１の中間周波信号を得
る第１の周波数変換器と、得られた第１の中間周波信号
にＮ2 逓倍局発信号を乗算して第２の中間周波信号を得
る第２の周波数変換器と、送信側におけるクロック信号
に近似した可変周波数の信号を発振する第２の局部発振
器と、発振された信号をクロックとして拡散符号を生成
する拡散符号（Ｃ／Ａコード）発生器と、第２の中間周
波信号に拡散符号を乗じてスペクトル逆拡散する逆拡散
復調手段と、得られた逆拡散復調信号を同期復調するた
めの搬送波を再生する搬送波再生回路と、再生された搬
送波の分周信号と第１の局部発振器からの局発信号との
乗算又は論理和演算を行なう論理演算回路と、この回路
の出力を基に拡散符号発生用のクロック信号を生成する
生成手段と、逆拡散復調信号のレベル変化の検出により
拡散符号発生器への信号供給を該生成手段からのクロッ
ク信号に切換える同期検出手段とを備えることにより、
上記課題を解決した。
【００１５】
【実施例】本発明のＧＰＳ受信装置について、特にＣ／
Ａコードの同期確立について、図２以降を参照して説明
する。図２は本発明に係るＧＰＳ受信装置の一実施例を
示すブロック図であり、図中、２１はアンテナ、２２，
２５，３１，３４，４２はＢＰＦ（帯域濾波器）、２３
は高周波増幅器、２４，２９は第１，第２の周波数変換
器（ミキサー）、２６，３０は第１，第２の周波数逓倍
器、２７，４５は第１，第２の局部発振器、２８はＡＧ
Ｃ回路、３２，４３は中間周波増幅器、３３，３７は乗
算器（位相比較器）、３５はＣ／Ａコード発生器、３６
は搬送波再生回路（再生手段）、３８は同期検出回路、
４０，４４は分周器、４６はＬＰＦ（低域濾波器）、４
７はＣＰＵ、４８はＲＡＭ等のメモリ、Ｓw2は切換えス
イッチである。
Ａコードの同期確立について、図２以降を参照して説明
する。図２は本発明に係るＧＰＳ受信装置の一実施例を
示すブロック図であり、図中、２１はアンテナ、２２，
２５，３１，３４，４２はＢＰＦ（帯域濾波器）、２３
は高周波増幅器、２４，２９は第１，第２の周波数変換
器（ミキサー）、２６，３０は第１，第２の周波数逓倍
器、２７，４５は第１，第２の局部発振器、２８はＡＧ
Ｃ回路、３２，４３は中間周波増幅器、３３，３７は乗
算器（位相比較器）、３５はＣ／Ａコード発生器、３６
は搬送波再生回路（再生手段）、３８は同期検出回路、
４０，４４は分周器、４６はＬＰＦ（低域濾波器）、４
７はＣＰＵ、４８はＲＡＭ等のメモリ、Ｓw2は切換えス
イッチである。
【００１６】受信アンテナ２１にて受信されたＧＰＳ衛
星電波は、ＢＰＦ２２にて前記Ｌ1キャリヤ（中心周波
数は1575.42MHz）が抽出され、高周波増幅器２３を介し
て周波数変換用のミキサー２４に供給される。一方、局
部発振器２７より出力される周波数10.1605MHzの局発
（局部発振）信号を、周波数逓倍器２６によりＮ1 （例
えば132)逓倍して逓倍局発信号(1341.186MHz）を得、こ
れをミキサー２４に供給している。従って、ミキサー２
４の出力をＢＰＦ２５にて不要な周波数成分を除去する
ことにより第１の中間周波（ＩＦ）出力234.234MHz（＝
1575.42-1341.186）が得られ、これをＡＧＣ（自動利得
制御）増幅器２８に供給し、ここで受信電界強度の影響
で変動する受信キャリヤレベルをほぼ一定にしてから、
周波数変換用ミキサー２９に供給する。
星電波は、ＢＰＦ２２にて前記Ｌ1キャリヤ（中心周波
数は1575.42MHz）が抽出され、高周波増幅器２３を介し
て周波数変換用のミキサー２４に供給される。一方、局
部発振器２７より出力される周波数10.1605MHzの局発
（局部発振）信号を、周波数逓倍器２６によりＮ1 （例
えば132)逓倍して逓倍局発信号(1341.186MHz）を得、こ
れをミキサー２４に供給している。従って、ミキサー２
４の出力をＢＰＦ２５にて不要な周波数成分を除去する
ことにより第１の中間周波（ＩＦ）出力234.234MHz（＝
1575.42-1341.186）が得られ、これをＡＧＣ（自動利得
制御）増幅器２８に供給し、ここで受信電界強度の影響
で変動する受信キャリヤレベルをほぼ一定にしてから、
周波数変換用ミキサー２９に供給する。
【００１７】局部発振器２７からの局発信号(10.1605MH
z)は、更に周波数逓倍器３０にも供給され、ここでＮ2
（例えば22）逓倍されて223.531MHzとなってミキサー２
９に供給されている。従って、ミキサー２９の出力とし
て第２の中間周波出力10.7MHz(234.234-223.531)がＢＰ
Ｆ３１を介して得られ、中間周波増幅器３２にて適宜増
幅されて、逆拡散復調用の乗算器（逆拡散復調手段）３
３に供給される。この乗算器３３では、Ｃ／Ａコード発
生器３５より出力されるＣ／Ａコード（拡散符号）との
乗算による逆拡散復調が行なわれる。
z)は、更に周波数逓倍器３０にも供給され、ここでＮ2
（例えば22）逓倍されて223.531MHzとなってミキサー２
９に供給されている。従って、ミキサー２９の出力とし
て第２の中間周波出力10.7MHz(234.234-223.531)がＢＰ
Ｆ３１を介して得られ、中間周波増幅器３２にて適宜増
幅されて、逆拡散復調用の乗算器（逆拡散復調手段）３
３に供給される。この乗算器３３では、Ｃ／Ａコード発
生器３５より出力されるＣ／Ａコード（拡散符号）との
乗算による逆拡散復調が行なわれる。
【００１８】ところで、このＣ／Ａコード発生器３５は
最初（同期捕捉以前）は発振器４５からの出力をクロッ
クとしてＣ／Ａコードを生成しているので、前記ＧＰＳ
衛星にて発生されるＣ／Ａコードとは周期が通常若干異
なることになる。また、ＧＰＳ衛星の電波を受信して測
位する場合には、３〜４個のＧＰＳ衛星電波を受信して
行われるが、その場合、復調回路も１個で受信時間を切
換えて受信復調する場合（マルチプレックス方式）と、
複数個の復調回路を設けて同一時刻に同時に復調する場
合（マルチチャンネル方式）とがあるが、ここでは、説
明の便宜上、復調回路１個で時系列的に切換え乍ら受信
復調する場合について説明する。
最初（同期捕捉以前）は発振器４５からの出力をクロッ
クとしてＣ／Ａコードを生成しているので、前記ＧＰＳ
衛星にて発生されるＣ／Ａコードとは周期が通常若干異
なることになる。また、ＧＰＳ衛星の電波を受信して測
位する場合には、３〜４個のＧＰＳ衛星電波を受信して
行われるが、その場合、復調回路も１個で受信時間を切
換えて受信復調する場合（マルチプレックス方式）と、
複数個の復調回路を設けて同一時刻に同時に復調する場
合（マルチチャンネル方式）とがあるが、ここでは、説
明の便宜上、復調回路１個で時系列的に切換え乍ら受信
復調する場合について説明する。
【００１９】ＧＰＳ衛星におけるＣ／Ａコード発生器の
クロック信号周波数は、前記の如く10.23MHzの原子時計
の発振周波数を1/10に分周した周波数1.023MHzであるか
ら、この周波数をｆ1 とし、このｆ1 に近い可変周波数
ｆ2 をスライディング相関用周波数として発振器４５で
発振させて、切換えスイッチＳw2を介してＣ／Ａコード
発生器３５に供給する。Ｃ／ＡコードはＣＰＵ４７から
の制御信号(D) により設定されるので、受信波のＣ／Ａ
コードが、ＣＰＵ４７及び同期検出回路３８とスライデ
ィング相関用周波数ｆ2 によりサーチされる。
クロック信号周波数は、前記の如く10.23MHzの原子時計
の発振周波数を1/10に分周した周波数1.023MHzであるか
ら、この周波数をｆ1 とし、このｆ1 に近い可変周波数
ｆ2 をスライディング相関用周波数として発振器４５で
発振させて、切換えスイッチＳw2を介してＣ／Ａコード
発生器３５に供給する。Ｃ／ＡコードはＣＰＵ４７から
の制御信号(D) により設定されるので、受信波のＣ／Ａ
コードが、ＣＰＵ４７及び同期検出回路３８とスライデ
ィング相関用周波数ｆ2 によりサーチされる。
【００２０】受信波のＣ／Ａコードが発見されればＣＰ
Ｕ４７よりの周波数変化の制御は停止されて、Ｃ／Ａコ
ードの同期捕捉，更に同期確立へと進み、同期確立点で
切換えスイッチＳw2は分周器４４の出力に切換えられ
て、同期一巡ループによる同期保持動作によりＣ／Ａ同
期が確立されることになる。このような動作は、ＧＰＳ
衛星からの情報をＣＰＵ４７内のメモリ４８に蓄積され
次第、次のＧＰＳ衛星からの受信に図示しないスイッチ
手段により切換えるので、Ｃ／Ａコードも切換えられて
同様の同期捕捉及び同期確立へと動作が行なわれ、３〜
４個のＧＰＳ衛星の情報がメモリ４８に蓄積され次第、
測位の計算を行う動作へと進む。
Ｕ４７よりの周波数変化の制御は停止されて、Ｃ／Ａコ
ードの同期捕捉，更に同期確立へと進み、同期確立点で
切換えスイッチＳw2は分周器４４の出力に切換えられ
て、同期一巡ループによる同期保持動作によりＣ／Ａ同
期が確立されることになる。このような動作は、ＧＰＳ
衛星からの情報をＣＰＵ４７内のメモリ４８に蓄積され
次第、次のＧＰＳ衛星からの受信に図示しないスイッチ
手段により切換えるので、Ｃ／Ａコードも切換えられて
同様の同期捕捉及び同期確立へと動作が行なわれ、３〜
４個のＧＰＳ衛星の情報がメモリ４８に蓄積され次第、
測位の計算を行う動作へと進む。
【００２１】ここで、同期捕捉及び同期確立に至る動作
を更に詳細に説明する。先ず、同期捕捉動作であるが、
乗算器３３の出力をＢＰＦ３４を介して観察すると、切
換えスイッチＳw2においてスライディング相関用の局部
発振器４５からの可変周波数ｆ2 の信号が供給されてい
る間は同期捕捉（同期検出）の状態となり、相関点では
出力のピーク値が得られ、非相関点では出力は拡散され
たままでレベル的に低い値となっている。そこでこのレ
ベル差を識別することにより相関ピークを同期検出回路
３８で検出して、切換えスイッチＳw2を分周器４４側に
切換える。
を更に詳細に説明する。先ず、同期捕捉動作であるが、
乗算器３３の出力をＢＰＦ３４を介して観察すると、切
換えスイッチＳw2においてスライディング相関用の局部
発振器４５からの可変周波数ｆ2 の信号が供給されてい
る間は同期捕捉（同期検出）の状態となり、相関点では
出力のピーク値が得られ、非相関点では出力は拡散され
たままでレベル的に低い値となっている。そこでこのレ
ベル差を識別することにより相関ピークを同期検出回路
３８で検出して、切換えスイッチＳw2を分周器４４側に
切換える。
【００２２】一方、ＢＰＦ３４の出力信号を搬送波再生
回路３６に供給して搬送波（周波数10.7MHz)を再生す
る。搬送波再生回路３６としてはＰＬＬ（位相同期ルー
プ）を用いた周波数逓倍方式やコスタスループ方式があ
り、どちらもＰＬＬとしてのトラッキングフィルタ的な
機能を兼ねている。この搬送波再生回路３６で再生され
た搬送波は分周器４０に供給されて 1／154 の周波数6
9.4805KHzに降下された後ＥＸ−ＯＲゲート４１に供給
され、ここで前記局部発振器２７からの発振信号(10.16
05MHz)とモヂュロ２加算（排他的論理和演算，実際には
乗算動作）し、更にその出力をＢＰＦ４２により乗算時
の和の成分を検出して10.1605MHz＋69.4805KHz、即ち1
0.23MHzの周波数を持つ信号を得ている。
回路３６に供給して搬送波（周波数10.7MHz)を再生す
る。搬送波再生回路３６としてはＰＬＬ（位相同期ルー
プ）を用いた周波数逓倍方式やコスタスループ方式があ
り、どちらもＰＬＬとしてのトラッキングフィルタ的な
機能を兼ねている。この搬送波再生回路３６で再生され
た搬送波は分周器４０に供給されて 1／154 の周波数6
9.4805KHzに降下された後ＥＸ−ＯＲゲート４１に供給
され、ここで前記局部発振器２７からの発振信号(10.16
05MHz)とモヂュロ２加算（排他的論理和演算，実際には
乗算動作）し、更にその出力をＢＰＦ４２により乗算時
の和の成分を検出して10.1605MHz＋69.4805KHz、即ち1
0.23MHzの周波数を持つ信号を得ている。
【００２３】この周波数はとりもなおさずＧＰＳ衛星の
原子時計からの前記基準信号の周波数そのものであり、
かかる信号を増幅器４３を介してＣＰＵ４７に供給する
(B)と共に、1/10の分周器４４を介して、Ｃ／Ａコード
発生器用クロック信号を得、切換えスイッチＳw2を介し
てＣ／Ａコード発生器３５に供給している。そして、Ｃ
／Ａコード発生器３５より発生したＣ／Ａコードは乗算
器３３及びＣＰＵ４７に供給される。
原子時計からの前記基準信号の周波数そのものであり、
かかる信号を増幅器４３を介してＣＰＵ４７に供給する
(B)と共に、1/10の分周器４４を介して、Ｃ／Ａコード
発生器用クロック信号を得、切換えスイッチＳw2を介し
てＣ／Ａコード発生器３５に供給している。そして、Ｃ
／Ａコード発生器３５より発生したＣ／Ａコードは乗算
器３３及びＣＰＵ４７に供給される。
【００２４】ところで、各ＧＰＳ衛星にて上記Ｃ／Ａコ
ード共々変調されている、各メッセージ発生器７からの
個別のメッセージ情報は、再生搬送波を用いてＰＳＫ復
調用の乗算器３７に供給され、ここで搬送波再生回路３
６からの出力との乗算により同期検波された後、ＬＰＦ
４６により抽出されて｛信号(A)}ＣＰＵ４７に供給され
る。測位に必要な情報は、各衛星の復調メッセージ(A),
及び搬送波周波数(B)やＣ／Ａコード(C) の時間遅れを
測定して計算できることは言うまでもない。
ード共々変調されている、各メッセージ発生器７からの
個別のメッセージ情報は、再生搬送波を用いてＰＳＫ復
調用の乗算器３７に供給され、ここで搬送波再生回路３
６からの出力との乗算により同期検波された後、ＬＰＦ
４６により抽出されて｛信号(A)}ＣＰＵ４７に供給され
る。測位に必要な情報は、各衛星の復調メッセージ(A),
及び搬送波周波数(B)やＣ／Ａコード(C) の時間遅れを
測定して計算できることは言うまでもない。
【００２５】本発明の特徴は、以上の説明から自明なよ
うに、ＧＰＳ受信，復調に必要な周波数ヘテロダインを
ダブルスーパーとしていること、局発周波数は衛星内の
送信装置で用いている周波数逓倍数と等しい周波数逓倍
を行なっていること、局発周波数の影響をキャンセルし
て衛星内の原子時計と等しい周波数を生成しているこ
と、及びその生成は簡潔な方法を用いていること等が挙
げられる。また、前記従来例等におけるＣ／Ａコードの
同期保持はＤＬＬ（遅延ロックループ）やＴＤＬ（タウ
・ディザー・ループ）等の専用の同期保持装置を使用
し、しかもその同期保持装置は必需機能となっている
が、この点本発明では、ＰＳＫ復調に用いられる同期復
調用の搬送波再生回路３６に含まれるＰＬＬ｛ループ帯
域は非常に狭い｝がＣ／Ａコードの同期保持動作を兼ね
ており、前記当社先願等の従来例で用いていような同期
保持装置は使用していないことも特長の１つである。
うに、ＧＰＳ受信，復調に必要な周波数ヘテロダインを
ダブルスーパーとしていること、局発周波数は衛星内の
送信装置で用いている周波数逓倍数と等しい周波数逓倍
を行なっていること、局発周波数の影響をキャンセルし
て衛星内の原子時計と等しい周波数を生成しているこ
と、及びその生成は簡潔な方法を用いていること等が挙
げられる。また、前記従来例等におけるＣ／Ａコードの
同期保持はＤＬＬ（遅延ロックループ）やＴＤＬ（タウ
・ディザー・ループ）等の専用の同期保持装置を使用
し、しかもその同期保持装置は必需機能となっている
が、この点本発明では、ＰＳＫ復調に用いられる同期復
調用の搬送波再生回路３６に含まれるＰＬＬ｛ループ帯
域は非常に狭い｝がＣ／Ａコードの同期保持動作を兼ね
ており、前記当社先願等の従来例で用いていような同期
保持装置は使用していないことも特長の１つである。
【００２６】なお、周波数ヘテロダインを図１の如くダ
ブルスーパーとする代りに、シングルスーパーヘテロダ
イン構成とすることもできる。具体的には、図３に示す
ように周波数変換用のミキサー３９を１つだけ使用して
中間周波10.7MHz を得る周波数変換法である。そこで、
局部発振器としてその局発周波数が前記図２の実施例と
同じもの(27)を用いると 10.7MHzの中間周波を得るに
は、周波数逓倍器１６としてＮ＝154(Ｎ1 ＋Ｎ2 ）逓倍
のものを用いれば良い{(1575.42-10.7)/10.1605}ことに
なる。この図３を前記図２と比較すると、図３の変形例
構成の方が簡潔であることが分かる。一方、図２の実施
例の如くダブルスーパーヘテロダイン法を用いた場合に
は構成がやや複雑になるが、必要な周波数成分をＢＰＰ
Ｆ２５，３１で確実に選択でき、イメージ妨害等の受信
諸性能を損なうことなく効率良い増幅をＡＧＣ増幅器２
８等で行なえる等の長所がある。
ブルスーパーとする代りに、シングルスーパーヘテロダ
イン構成とすることもできる。具体的には、図３に示す
ように周波数変換用のミキサー３９を１つだけ使用して
中間周波10.7MHz を得る周波数変換法である。そこで、
局部発振器としてその局発周波数が前記図２の実施例と
同じもの(27)を用いると 10.7MHzの中間周波を得るに
は、周波数逓倍器１６としてＮ＝154(Ｎ1 ＋Ｎ2 ）逓倍
のものを用いれば良い{(1575.42-10.7)/10.1605}ことに
なる。この図３を前記図２と比較すると、図３の変形例
構成の方が簡潔であることが分かる。一方、図２の実施
例の如くダブルスーパーヘテロダイン法を用いた場合に
は構成がやや複雑になるが、必要な周波数成分をＢＰＰ
Ｆ２５，３１で確実に選択でき、イメージ妨害等の受信
諸性能を損なうことなく効率良い増幅をＡＧＣ増幅器２
８等で行なえる等の長所がある。
【００２７】なお、以上説明した前記図２の構成におい
て、ミキサー２９への入力信号を周波数逓倍器３０の代
りにＣ／Ａコード発生器３５とし、且つ乗算器３３への
入力信号をＣ／Ａコード発生器３５の代りに逓倍器３０
としても、同等の性能が得られる。また、論理演算回路
としてＥＸ−ＯＲゲート４１を用いるものとしたが、こ
れに限らず乗算器でも可能である。
て、ミキサー２９への入力信号を周波数逓倍器３０の代
りにＣ／Ａコード発生器３５とし、且つ乗算器３３への
入力信号をＣ／Ａコード発生器３５の代りに逓倍器３０
としても、同等の性能が得られる。また、論理演算回路
としてＥＸ−ＯＲゲート４１を用いるものとしたが、こ
れに限らず乗算器でも可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｇ
ＰＳ受信装置にダブルスーパーヘテロダイン方式を使用
して周波数変換を行い、必要な周波数成分の選択性やイ
メージ妨害等の受信諸性能を損なうことなく効率良い増
幅を行なっている。また、中間周波には量産化されてい
る安価な10.7MHz のセラミックフィルタ等が使用でき、
Ｃ／Ａコードの同期保持には、従来のような同期保持装
置は不要であり、特殊な回路を用いることなくＧＰＳ衛
星の原子時計に同期する信号を生成することができるた
め、次のような多くの特長を有する。
ＰＳ受信装置にダブルスーパーヘテロダイン方式を使用
して周波数変換を行い、必要な周波数成分の選択性やイ
メージ妨害等の受信諸性能を損なうことなく効率良い増
幅を行なっている。また、中間周波には量産化されてい
る安価な10.7MHz のセラミックフィルタ等が使用でき、
Ｃ／Ａコードの同期保持には、従来のような同期保持装
置は不要であり、特殊な回路を用いることなくＧＰＳ衛
星の原子時計に同期する信号を生成することができるた
め、次のような多くの特長を有する。
【００２９】Ｃ／Ａコードの同期確立，保持手段とし
て従来の如き時間のかかる同期確立，保持回路は用いて
いないため、素早く同期できる。 搬送波再生回路のＰＬＬの帯域特性が狭いので、ノイ
ズやジッターの少ない再生搬送波を利用してＣ／Ａコー
ドのクロック信号を得ていること等から、ジッターの少
ない安定性の高いＣ／Ａコードを出力することが可能と
なる。 それによりＧＰＳ衛星の受信における感度が相対的に
高まり、復調性能を上げることが可能となり、測位計算
が弱入力時でも可能となる。 周波数ヘテロダインをシングルスーパーとした場合に
は、周波数変換用のミキサーや逓倍器等が半数で済み、
低価格化に寄与できる。
て従来の如き時間のかかる同期確立，保持回路は用いて
いないため、素早く同期できる。 搬送波再生回路のＰＬＬの帯域特性が狭いので、ノイ
ズやジッターの少ない再生搬送波を利用してＣ／Ａコー
ドのクロック信号を得ていること等から、ジッターの少
ない安定性の高いＣ／Ａコードを出力することが可能と
なる。 それによりＧＰＳ衛星の受信における感度が相対的に
高まり、復調性能を上げることが可能となり、測位計算
が弱入力時でも可能となる。 周波数ヘテロダインをシングルスーパーとした場合に
は、周波数変換用のミキサーや逓倍器等が半数で済み、
低価格化に寄与できる。
【図１】ＧＰＳ受信装置に信号を送信するＧＰＳ衛星の
送信装置を示すブロック図。
送信装置を示すブロック図。
【図２】本発明のＧＰＳ受信装置の一実施例を示すブロ
ック図。
ック図。
【図３】本発明のＧＰＳ受信装置の変形例の要部を示す
ブロック図。
ブロック図。
１１，１２，４１ ＥＸ−ＯＲゲート（論理演算回路） １６，２６，３０ 周波数逓倍器 ２２，２５，３１，３４，４２ ＢＰＦ（帯域濾波器） ２３ 高周波増幅器 ２４，２９，３９ 周波数変換器（ミキサー） ２７，４５ 局部発振器 ２８ ＡＧＣ（自動利得制御）回路 ３２，４３ 中間周波増幅器 ３３ 乗算器（逆拡散復調手段） ３５ Ｃ／Ａコード（拡散符号）発生器 ３６ 搬送波再生回路 ３７ 乗算器（位相比較器） ３８ 同期検出回路 ４０，４４ 分周器 ４６ ＬＰＦ（低域濾波器） ４７ ＣＰＵ（中央演算処理部） Sw1,Sw2 切換えスイッチ
Claims (2)
- 【請求項１】基準信号をＮ逓倍（Ｎは整数）した信号を
キャリアとし、該基準信号を１／ｎ分周（ｎは整数）し
て得たクロック信号を基に拡散符号（Ｃ／Ａコード）を
発生させ、該拡散符号にて上記キャリアをスペクトル拡
散変調して送信させたＧＰＳ電波を、受信して復調する
ＧＰＳ受信装置であって、 上記基準信号に近似した周波数の局発信号を出力する第
１の局部発振器と、該局発信号の周波数を夫々Ｎ1 逓倍
及びＮ2 逓倍（Ｎ1,Ｎ2 はＮ1 ＋Ｎ2 ＝Ｎなる整数）す
る第１，第２の周波数逓倍器と、受信したＧＰＳ電波に
Ｎ1 逓倍局発信号を乗算して第１の中間周波信号を得る
第１の周波数変換器と、得られた第１の中間周波信号に
Ｎ2 逓倍局発信号を乗算して第２の中間周波信号を得る
第２の周波数変換器と、送信側におけるクロック信号に
近似した可変周波数の信号を発振する第２の局部発振器
と、該発振された信号をクロックとして拡散符号を生成
する拡散符号（Ｃ／Ａコード）発生器と、上記第２の中
間周波信号に該拡散符号を乗じてスペクトル逆拡散する
逆拡散復調手段と、得られた逆拡散復調信号を同期復調
するための搬送波を再生する搬送波再生回路と、該再生
された搬送波の分周信号と上記第１の局部発振器からの
局発信号との乗算又は論理和演算を行なう論理演算回路
と、該論理演算回路の出力を基に拡散符号発生用のクロ
ック信号を生成する生成手段と、上記逆拡散復調信号の
レベル変化の検出により上記拡散符号発生器への信号供
給を該生成手段からのクロック信号に切換える同期検出
手段とを備えたことを特徴とするＧＰＳ受信装置。 - 【請求項２】逓倍数が夫々Ｎ1,Ｎ2 なる２つの周波数逓
倍器を使用する代りに逓倍数Ｎの周波数逓倍器を用い、
該周波数逓倍器にて局発信号をＮ逓倍した周波数の信号
を受信したＧＰＳ電波に周波数変換器にて乗算すること
により中間周波信号を得ると共に、搬送波再生回路にて
再生される搬送波を１／Ｎに分周して論理演算回路に供
給するよう構成した、請求項１記載のＧＰＳ受信装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5265704A JPH0798372A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Ｇｐｓ受信装置 |
| EP94109715A EP0634666A3 (en) | 1993-06-28 | 1994-06-23 | Receiver and demodulation of GPS waves modulated spread spectrum. |
| US08/266,253 US5402442A (en) | 1993-06-28 | 1994-06-27 | Receiving device for receiving and demodulating spread spectrum-modulated GPS wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5265704A JPH0798372A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Ｇｐｓ受信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798372A true JPH0798372A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17420855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5265704A Pending JPH0798372A (ja) | 1993-06-28 | 1993-09-29 | Ｇｐｓ受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798372A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017184A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Funai Electric Co Ltd | 測位信号を送信するための装置、その装置を備える測位システムおよび測位信号を送信するシステム |
| CN119780965A (zh) * | 2024-12-27 | 2025-04-08 | 广州南方测绘科技股份有限公司 | 一种卫星信号的接收控制方法、装置、设备及存储介质 |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP5265704A patent/JPH0798372A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017184A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Funai Electric Co Ltd | 測位信号を送信するための装置、その装置を備える測位システムおよび測位信号を送信するシステム |
| CN119780965A (zh) * | 2024-12-27 | 2025-04-08 | 广州南方测绘科技股份有限公司 | 一种卫星信号的接收控制方法、装置、设备及存储介质 |
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