JPH10186015A - Gps受信機 - Google Patents

Gps受信機

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JPH10186015A
JPH10186015A JP8349498A JP34949896A JPH10186015A JP H10186015 A JPH10186015 A JP H10186015A JP 8349498 A JP8349498 A JP 8349498A JP 34949896 A JP34949896 A JP 34949896A JP H10186015 A JPH10186015 A JP H10186015A
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JP
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lock
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Hiroyuki Ikegami
宏之 池上
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Sokkia Topcon Co Ltd
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Sokkia Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロックオフ後の再ロックオンまでの時間を短
縮すること。 【解決手段】 受信機がロックオフした時点でのビット
フレーム情報を記憶するととともに、受信機の再サーチ
・トラッキング中に、前記記憶内容に基づいて仮想的航
法データを前記転送速度と同一の転送速度で追跡する動
作を実行する仮想追跡手段と、前記受信機の再サーチ・
トラッキングの結果実データが再生され、1ワード分の
実データを取得した時点において、パリティを比較チェ
ックするパリティチェック手段とを備え、前記パリティ
が一致しているならば、再フレーム同期とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、GPS衛星から送
られてくる航法データが一旦ロックオフした場合におけ
る測位作業の連続性を確保できるとともに、再フレーム
同期までの時間を短縮できるようにしたGPS受信機に
関する。
【0002】
【従来の技術】精密測位などに用いられるGPS受信機
では、複数のGPS衛星から送信される電波のうちの民
生用のC/AコードをSS拡散方式により復調するDS
P(デジタルシグナルプロセッサ)を備えている。
【0003】このDSPは、電波の逆拡散とデータの復
調を行い、同時に複数個の衛星電波を処理できるよう
に、多チャンネルで構成され、利用可能な全ての衛星を
捕捉しつつその中から測位誤差が最小となる衛星の組合
わせを選択し、各衛星から送られる航法データを用いて
測位を行う。
【0004】ところで、衛星から送られるナビゲーショ
ンメッセージのフォーマットは、図1に示すように、3
0ビットを1ワードとする1〜10ワード分のメッセー
ジデータが含まれる。
【0005】このうち一番目のワードの最初には、プリ
アンブルデータ(各衛星に特有なデータ)が8ビット、
最後の6ビットを誤り訂正符号としてのパリティビット
に割当てている。
【0006】二番目のワードには、先ずZカウントがあ
り、その後データが続き、最後の6ビットをパリティビ
ットに割当てており、以下、各ワードの最後に6ビット
ずつパリティビットが設けられている。
【0007】そして、GPS受信機が逆拡散による同期
補足に成功し、電波をロックオンした状態では、50b
psの転送速度で送られてくる信号を各ワードのランダ
ムな位置から捕捉開始することになるため、このままで
はデータとして用いることができず、最初にその信号の
中からワード1の先頭を検出することによって初めてデ
ータとして用いることができる。
【0008】この場合において、先頭の検出は、プリア
ンブルデータに頼っており、その衛星に固有のコードで
ある8ビットの1、0、1、0・・・のパターンの組合
わせによって判断できることと、Zカウンタの値を判断
することで、先頭を検出でき、その後は、必要とするデ
ータが何ビットから何ビット目にあるかは、そのフォー
マットに応じた受信機内蔵のアプリケーションにより自
動的に判断できるので、以後は必要とするビット箇所を
用いた測位判定動作を実行できる。
【0009】このフレーム同期を判定するための手法と
しては、電波をロックオンしてからの検出された1、
0、1、0・・・・の数列のうちから、受信機が内蔵す
るプリアンブルパターンと実際のプリアンブルメッセー
ジとが一致すると、これを頭の候補として、次のZカウ
ントを取り出して、再度数列を流し、次ぎにくるワード
1のプリアンブルの一致と、Zカウントが+1である
と、フレーム同期したと判断し、以後はその航法データ
を見失わないように同期追跡する。
【0010】しかしながら、このような従来のGPS受
信機には、以下に説明する技術的な課題があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、GPS衛星
信号は、本来きわめて弱い信号なので、遮蔽部の陰とな
ったり、低仰角の衛星などにおいては、電力レベルが減
少し易いため、捕捉作業中にこれらの何らかの障害でロ
ックオフしてしまい易い。
【0012】一旦ロックオフした場合には、得られたデ
ータを全てクリアーし、再度ロックオンした時点で同様
の動作を繰返すため、再ロックまでの時間が長いものと
なっており、連続測位の障害になっていた。
【0013】すなわち、衛星からのデータの転送速度は
50bpsであり、10ワード全部のメッセージを取込
むまでの時間は1ワード30ビットなので、例えばプリ
アンブルデータの後で(図1のAの時点より以降)でデ
ータが再生されたとすると、30×10×1/50=6
sec必要であり、これを再度繰返し、Zカウントで+
1であるか否かを検索するとその検索に要する最大時間
は、6×2+(30+9)×1/50=12.78se
cもの時間がかかることになり、ロックオフしてから再
生の時間を含んで、この間は全く測定不能状態となり、
測位の連続性が失われることになる。
【0014】本発明は、以上の問題を解決するものであ
って、その目的とするところは、再フレーム同期を短時
間で行えるようにしたGPS受信機を提供することにあ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、SS通信方式によって、GPS衛星から
の信号をロックオンし、所定ワード分の航法データを所
定の転送速度で読み込むとともに、各航法データのうち
1ワード目のプリアンブルデータを検索し、そのデータ
を先頭として再度前記航法データを読み込み、この結果
各航法データのうち、2ワード目のZカウンタの値が+
1された状態を検出することにより、フレーム同期を確
認し、これ以後フレーム同期を行うようにしたGPS受
信機において、前記受信機がロックオフした時点でのビ
ットフレーム情報を記憶するととともに、受信機の再サ
ーチ・トラッキング中に、前記記憶内容に基づいて仮想
的航法データを前記転送速度と同一の転送速度で追跡す
る動作を実行する仮想追跡手段と、前記受信機の再サー
チ・トラッキングの結果電波をロッオンし、実データが
再生され、1ワード分の実データを取得した時点におい
て、この実データのパリティを比較チェックする手段と
を備え、前記パリティが一致しているならば、再フレー
ム同期とすることを特徴としている。すなわち、本発明
によれば、各ワードの最後の6ビットのデータがパリテ
ィに割り付けられており、前のワードの29、30ビッ
トと、1から24ビット目までから計算したパリティと
に同じものが入っていることに着目したものである。従
って、本発明では、最大2ワード分の転送時間で実測値
と計算値のパリティが一致するか否かにより、そのデー
タが化けているか否かを判定できるようにし、これによ
って最大1.2secで再フレーム同期を確認できるこ
とになる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【0017】図2は、本発明が適用されるGPS受信機
のハードウエア構成を示すブロック図、図3は、同ハー
ドウエアのCPUの内部構成を示すブロック図である。
【0018】先ず図2において、本発明に係るGPS受
信機は、アンテナ1からの1.5GHzの信号をRF
2,IF3を介してディジタル化した後、この信号をD
SP4に入力する。
【0019】DSP4内において入力された信号は、ミ
キサ5を介してローカルオシレータ6からの搬送波周期
と同一の周波数信号を重畳され、同期補足する。
【0020】また、第二のミキサ7を介してC/Aコー
ド8を重畳し、同期補足したものを、アキュームレータ
10を介することで順次検出される加算データを同じく
CPU9に入力している。
【0021】CPU9の内部において、C/Aエポック
データは、図3に示すように、エポックカウンタ11、
ビットカウンター12、ワードカウンター13、Zカウ
ンター14及びこれと並列するサブフレームカウンター
15に順次桁上げされつつカウントされる。
【0022】以上の各カウンターの構成は従来と同様で
あるが、本発明ではC/Aエポックデータのタイムアウ
トカウンター16を付加している。これは、ロックオフ
してからの時間が長いと実データに対する誤差がでてく
るからであり、ロックオフした後から所定時間経過する
ことによってタイムオーバ信号を発生し、後述する再フ
レーム同期処理を停止し、通常処理を行うようになって
いる。
【0023】また、アキュームレータ10の1msec
積算値は、20msecアキュームレータ16により5
0bpsデータに再生され、32ビットシフトレジスタ
17に蓄えられる。
【0024】以上の構成において、電源投入後最初の衛
星のロック時においては、DSP4は、従来と同様にロ
ックオンしてからの検出された1、0、1、0・・・・
の数列のうちから、受信機が内蔵するプリアンブルパタ
ーンと実際のプリアンブルメッセージとが一致すると、
これを頭の候補として、次のZカウントを取り出して、
再度数列を流し、次ぎのプリアンブルの一致と、Zカウ
ントが+1であることで、フレーム同期したと判断し、
以後はその航法データを見失わないように同期追跡す
る。
【0025】この状態から、一旦ロックオフすると、C
PU9は、図4に示す処理手順で再フレーム同期を実行
する。先ずステップA1では、前記各カウンターが、ロ
ックオフ以前と同様の処理を仮想的に繰り返す。
【0026】一方、ステップA2に示すように、ロック
オフの時間がタイムアウトカウンター16に設定された
時間を越えると、ステップA3で、各カウンターの値を
クリアーし、ステップA4に示す通常処理モードにより
フレーム同期処理を行う。
【0027】ステップA2でタイムオーバーでないと判
断された場合には、ステップA5で1ワード分(30ビ
ット分のデータ)が取得されると、ステップA6でパリ
ティチェックが行われる。
【0028】このパリティチェックは、例えば、図1に
おいて、ワード3の最初であるB時点でデータが検出さ
れ始めても、次のワード4ので最後の6ビットのデータ
がパリティに割り付けられており、前のワード3の2
9、30ビット目を使って1から24ビット目までの未
知数Xをあげ、でてくる答えが同じであればデータが一
致するものとしている。従って、最大2ワード、1,2
secでフレーム同期が終了する。
【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
GPS受信機にあっては、ロックオフしてから再ロック
するまでの時間が短時間であれば、従来に比べて再フレ
ーム同期のための時間が短縮できるため、測位の連続性
を保持するために好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】GPS衛星の航法メッセージの各ワードのフォ
ーマットを示す説明図である。
【図2】本発明に係るGPS受信機のハードウエア構成
を示す概略ブロック図である。
【図3】同ハードウエアのCPUの内部構成を示すブロ
ック図である。
【図4】ロックオフ時の同CPUの処理手順を示すフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
4 DSP 6 ローカルオシレータ 8 C/Aコード 9 CPU 10 アキュームレータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SS通信方式によって、GPS衛星から
    の信号をロックオンし、所定ワード分の航法データを所
    定の転送速度で読み込むとともに、各航法データのうち
    1ワード目のプリアンブルデータを検索し、そのデータ
    を先頭として再度前記航法データを読み込み、この結果
    各航法データのうち、2ワード目のZカウンタの値が+
    1された状態を検出することにより、フレーム同期を確
    認し、これ以後フレーム同期を行うようにしたGPS受
    信機において、 前記受信機がロックオフした時点でのビットフレーム情
    報を記憶するととともに、受信機の再サーチ・トラッキ
    ング中に、前記記憶内容に基づいて仮想的航法データを
    前記転送速度と同一の転送速度で追跡する動作を実行す
    る仮想追跡手段と、 前記受信機の再サーチ・トラッキングの結果実データが
    再生され、1ワード分の実データを取得した時点におい
    て、この実データのパリティを比較チェックする手段と
    を備え、 前記パリティが一致しているならば、再フレーム同期と
    することを特徴とするGPS受信機。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101168287B1 (ko) 2009-03-20 2012-07-30 주식회사 코아로직 Ttff 향상을 위한 마이크로프로세서, 그 마이크로프로세서를 포함한 gps 수신기 및 gps 위치 추적 방법
JP2014048286A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 O2 Micro Inc ナビゲーションデータを同期させる方法及び装置
JP2014048287A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 O2 Micro Inc ナビゲーションデータを同期させる方法及び装置
JP2014048288A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 O2 Micro Inc ナビゲーションデータを同期させる方法及び装置
JP2014048289A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 O2 Micro Inc ナビゲーションデータを同期させる方法及び装置
JP2014142229A (ja) * 2013-01-23 2014-08-07 Japan Radio Co Ltd 衛星信号受信機
CN110865406A (zh) * 2019-11-28 2020-03-06 湖南率为控制科技有限公司 基于车载gps授时系统的多传感器数据同步处理系统及方法

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