JPH1048311A - Satellite receiving device and satellite receiving system - Google Patents
Satellite receiving device and satellite receiving systemInfo
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- JPH1048311A JPH1048311A JP8202577A JP20257796A JPH1048311A JP H1048311 A JPH1048311 A JP H1048311A JP 8202577 A JP8202577 A JP 8202577A JP 20257796 A JP20257796 A JP 20257796A JP H1048311 A JPH1048311 A JP H1048311A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、複数の衛星からの電波を受信する
際の周波数サーチ時間が長くかかることを課題とする。
【解決手段】 GPS受信装置3は、複数のGPS衛星
2からの電波を受信するアンテナユニット4と、アンテ
ナユニット4で受信された信号から現在位置を演算する
GPS本体ユニット5と、現在位置の周辺地図を表示す
る操作・表示部6から構成されている。GPS本体ユニ
ット5は、RFコンバータ9とGPS復調・演算部10
からなる。GPS復調・演算部10のCPU14は、1
番目のGPS衛星2からの電波の周波数を記憶すると共
に、1番目のGPS衛星2の周波数に基づいて他のGP
S衛星2からの電波の周波数を予測し、予測された周波
数に応じて他のGPS衛星2からの電波の周波数サーチ
範囲を設定する。
(57) [Summary] An object of the present invention is to take a long frequency search time when receiving radio waves from a plurality of satellites. A GPS receiving device includes: an antenna unit for receiving radio waves from a plurality of GPS satellites; a GPS main unit for calculating a current position from a signal received by the antenna unit; It comprises an operation / display unit 6 for displaying a map. The GPS main unit 5 includes an RF converter 9 and a GPS demodulation / arithmetic unit 10.
Consists of The CPU 14 of the GPS demodulation / arithmetic unit 10
The frequency of the radio wave from the first GPS satellite 2 is stored, and other GPs are stored based on the frequency of the first GPS satellite 2.
The frequency of the radio wave from the S satellite 2 is predicted, and the frequency search range of the radio wave from another GPS satellite 2 is set according to the predicted frequency.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星からの電
波を受信し、受信した信号に基づいて現在位置を検出す
る衛星受信装置及び衛星通信システムに関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a satellite receiver and a satellite communication system which receive radio waves from artificial satellites and detect the current position based on the received signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】人工衛星からの電波を受信して現在位置
を求める衛星受信装置及び衛星受信装置を使用した衛星
通信システムとして全世界的側位システム:GPS(Gl
obal Positioning System)を利用した商品開発(例え
ば、測量システムやナビゲーションシステム等)が進め
られている。このGPSは、地球の大気圏外に打ち上げ
られた非静止衛星から放射された電波を受信して受信位
置を求める非静止衛星通信システムであり、軌道高度約
2万kmに周期約12時間、軌道傾斜角度55度で6つ
の軌道面に24個の人工衛星が配置されている。2. Description of the Related Art A global positioning system: GPS (Gl) is used as a satellite receiver for receiving a radio wave from an artificial satellite to determine the current position and a satellite communication system using the satellite receiver.
Product development using an obal positioning system (for example, a surveying system or a navigation system) is underway. This GPS is a non-geostationary satellite communication system that receives radio waves radiated from a non-geostationary satellite launched outside the earth's atmosphere and obtains a reception position. Twenty-four satellites are arranged in six orbit planes at an angle of 55 degrees.
【0003】GPSで使用される人工衛星(以下「GP
S衛星」と称する)は、精密時刻標準として10-13 /
日(10ナノ秒/日)の高安定ルビジウム発振器とセシ
ウム発振器の原子時計を搭載している。そして、全ての
GPS衛星の時刻信号がGPSのシステム全体として管
理されている時刻に同期している。[0003] Artificial satellites used in GPS (hereinafter referred to as "GP
S satellite)) is 10 -13 /
It is equipped with a highly stable rubidium oscillator (10 nanoseconds / day) and an atomic clock of cesium oscillator. The time signals of all the GPS satellites are synchronized with the time managed as the entire GPS system.
【0004】そのため、各GPS衛星に搭載された原子
時計は、地上の制御局によって常にモニタされており、
定期的に更新された時刻補正データが衛星の軌道予測デ
ータと共に各GPS衛星に送信され、各GPS衛星から
はこの軌道予測データが電波により地上に向けて送信さ
れる。Therefore, the atomic clock mounted on each GPS satellite is constantly monitored by a ground control station.
Periodically updated time correction data is transmitted to each GPS satellite together with the satellite orbit prediction data, and each GPS satellite transmits the orbit prediction data to the ground by radio waves.
【0005】尚、GPS衛星から送信された航法信号
は、PN(Pseudo Noise:擬似雑音)コードでスペクト
ル拡散変調されたPSK波(Phase Shift Keying:位相
偏移キーイング)で1575.42MHz(L1)と1
227.6MHz(L2)の2種類の電波が送信されて
いる。このコードはPコード(Precision Code) とC/
Aコード(Clear and Acquisition Code) の2種類があ
る。Pコードは10.23Mbps、周期1週間でL1
とL2の2波使用により電離層補正が行われ、精密測位
を可能にしている。C/Aコードは、1.023Mbp
s、周期約1ミリ秒でL1のみを使用する。A navigation signal transmitted from a GPS satellite is 1575.42 MHz (L1) as a PSK wave (Phase Shift Keying) subjected to spread spectrum modulation using a PN (Pseudo Noise) code. 1
Two types of radio waves of 227.6 MHz (L2) are transmitted. This code consists of P code (Precision Code) and C /
There are two types of A code (Clear and Acquisition Code). P code is 10.23 Mbps, L1 in one week cycle
And L2 are used to perform ionospheric correction, thereby enabling precise positioning. The C / A code is 1.023Mbp
s, using only L1 with a period of about 1 ms.
【0006】GPSを利用した測位方法には、次のよう
な原理的に方式の異なる2つの方法がある。として、
直接法による測位で複数の衛星からの電波を受け、その
航法情報(衛星の時刻、軌道要素等)を解読することに
より受信位置を直接算出する方法と、として干渉法に
よる測位方法で2地点に置いた受信装置でGPS衛星か
らの電波を受信し、2台の受信装置に到達する信号の到
達時間差から相対測位を行う方法とがある。There are two types of positioning methods using the GPS, which differ in principle from each other as follows. As
A method to directly calculate the receiving position by receiving radio waves from multiple satellites by direct method positioning and decoding its navigation information (satellite time, orbital elements, etc.) There is a method of receiving radio waves from GPS satellites with a receiver placed and performing relative positioning based on a difference in arrival time between signals reaching the two receivers.
【0007】上記の直接法では、受信装置が3個以上
のGPS衛星から送信された航法信号を受信し、受信装
置に内蔵された水晶時計の時刻と航法情報から得られる
衛星時刻との差から衛星までの距離を測定して受信点の
3次元的位置を求めることができる。実際には、受信装
置の時計自体がずれている可能性があるので、時計の誤
差は4個のGPS衛星から送信された観測データから受
信装置の位置座標と共に算出できる。In the above direct method, the receiving device receives navigation signals transmitted from three or more GPS satellites, and calculates the difference between the time of the quartz clock built in the receiving device and the satellite time obtained from the navigation information. The three-dimensional position of the receiving point can be obtained by measuring the distance to the satellite. Actually, since the clock of the receiving device itself may be shifted, the error of the clock can be calculated from the observation data transmitted from the four GPS satellites together with the position coordinates of the receiving device.
【0008】このの直接法による測位精度は、Pコー
ドで10m以内、C/Aコードで30〜100m程度と
なる。尚、C/Aコードの測位精度は、衛星の航法情報
(軌道、時刻)に故意に誤差を与えるSA(Selective
Availability:選択利用)と呼ばれる利用制約により測
位精度の劣化が図られている。の方法では、一般にC
/Aコードを使用する方法が自動車等の移動体測位方法
として用いられている。The positioning accuracy by the direct method is within 10 m for the P code and about 30 to 100 m for the C / A code. Note that the positioning accuracy of the C / A code is SA (Selective) that intentionally causes an error in the navigation information (orbit, time) of the satellite.
Availability: selective use) is used to reduce the positioning accuracy. Is generally C
A method using the / A code is used as a positioning method for a mobile object such as an automobile.
【0009】また、上記の干渉法では、2台の受信装
置に到達する到達する信号の到達時間差から相対測位を
行うため、GPS衛星から放射された電波の伝搬遅延及
びGPS衛星の時刻誤差等を相殺することができるとい
う利点があり、の直接法による測位よりも高い精度で
測位することができるので、測地・測量用としての開発
が進められている。Further, in the above-described interference method, relative positioning is performed based on the arrival time difference between signals arriving at the two receivers, so that the propagation delay of radio waves radiated from GPS satellites, the time error of GPS satellites, and the like are determined. Since it has the advantage of being able to cancel and can be positioned with higher accuracy than the positioning by the direct method, development for geodetic and surveying is under way.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】このようにしてGPS
衛星からの電波を受信して現在位置を求める衛星受信シ
ステムでは、各GPS衛星に精密な原子時計が搭載され
ているのに対し、衛星受信装置には水晶発振器を有する
時計が搭載されているだけである。そのため、衛星受信
装置の時刻情報に時計オフセットが生じやすい。そこ
で、衛星受信装置では、3個以上(4個〜12個程度)
のGPS衛星から送信された電波を同時に受信し、各G
PS衛星と受信点との間の時計オフセットを含んだ擬似
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
の位置を演算している。そのため、衛星受信装置には、
4〜12個の受信チャンネルが設けられている。SUMMARY OF THE INVENTION In this way, the GPS
In a satellite receiving system that receives radio waves from satellites to determine the current position, each GPS satellite is equipped with a precise atomic clock, whereas the satellite receiver only has a clock with a crystal oscillator. It is. Therefore, a clock offset easily occurs in the time information of the satellite receiver. Therefore, in a satellite receiver, three or more (about four to twelve)
Simultaneously received radio waves transmitted from GPS satellites
The position of the receiving point is calculated from the pseudo distance data including the clock offset between the PS satellite and the receiving point and the orbital position data of each receiving satellite. Therefore, in the satellite receiver,
Four to twelve reception channels are provided.
【0011】ところが、衛星受信装置においては、各G
PS衛星からの電波の周波数がドップラシフトにより変
化しているため、電源がオフに操作されると前回の受信
位置を記憶しておき、電源がオンに操作されるとアルマ
ナックと前回受信位置と時刻よりドップラシフトを予測
していた。そして、予測された周波数を中心周波数とし
て基準発振器(TCXO)の最大偏差による誤差範囲を
サーチしていた。However, in the satellite receiver, each G
Since the frequency of the radio wave from the PS satellite changes due to the Doppler shift, the previous reception position is stored when the power is turned off, and the almanac, the previous reception position and time are stored when the power is turned on. More Doppler shift was predicted. Then, an error range due to the maximum deviation of the reference oscillator (TCXO) is searched using the predicted frequency as the center frequency.
【0012】また、例えば自動車に搭載された受信装置
の場合、電源がオンになったまま移動しているため、G
PS衛星からの電波を受信できない長いトンネルを通過
したり、あるいは建物内や地下駐車場等に入ることがあ
る。しかしながら、電源をオンにしたままの状態でトン
ネルを通過する場合、あるいは建物内や地下駐車場等で
駐車した場合でも、上記と同様に各GPS衛星が移動し
て相対速度が変化して周波数がドップラシフトする。For example, in the case of a receiving device mounted on a car, the receiving device moves while the power is on.
The vehicle may pass through a long tunnel that cannot receive radio waves from PS satellites, or enter a building or an underground parking lot. However, even when passing through a tunnel while the power is on, or when parking in a building or underground parking lot, the GPS satellites move in the same manner as above and the relative speed changes, and the frequency increases. Doppler shift.
【0013】そのため、自動車が再びGPS衛星からの
電波を受信できる位置に移動した時点でアルマナックと
前回受信位置と時刻よりドップラシフトを予測してい
た。そして、予測された周波数を中心周波数として基準
発振器(TCXO)の最大偏差による誤差範囲をサーチ
するため、受信可能な全てのGPS衛星からの電波を受
信するまでに相当な時間を要していた。For this reason, when the vehicle moves again to a position where it can receive radio waves from GPS satellites, the Doppler shift has been predicted from the almanac and the previous reception position and time. In order to search the error range due to the maximum deviation of the reference oscillator (TCXO) using the predicted frequency as the center frequency, it takes a considerable time to receive radio waves from all receivable GPS satellites.
【0014】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、上記問題を解消した衛星受信装置及び衛星受信
システムを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide a satellite receiving apparatus and a satellite receiving system which solve the above problems.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、本発明は以下のような特徴を有する。上
記請求項1の発明では、複数の人工衛星から送信された
電波の各周波数をサーチして人工衛星からの電波を受信
する受信器と、該受信器により受信された信号から現在
位置を演算する演算手段とからなる衛星受信装置におい
て、前記一の人工衛星からの電波の周波数を記憶する記
憶手段と、該記憶手段に記憶された周波数に基づいて他
の人工衛星からの電波の周波数を予測する周波数予測手
段と、該周波数予測手段により予測された周波数に応じ
て前記他の人工衛星からの電波の周波数サーチ範囲を設
定する周波数サーチ範囲設定手段と、を備えてなること
を特徴とするものである。Means for Solving the Problems The present invention has the following features in order to solve the above problems. According to the first aspect of the present invention, a receiver for searching each frequency of radio waves transmitted from a plurality of artificial satellites to receive radio waves from the artificial satellites, and calculating a current position from a signal received by the receiver. In a satellite receiving apparatus including an arithmetic unit, a storage unit that stores a frequency of a radio wave from the one artificial satellite, and a frequency of a radio wave from another artificial satellite is predicted based on the frequency stored in the storage unit. Frequency prediction means, and frequency search range setting means for setting a frequency search range of radio waves from the other artificial satellite according to the frequency predicted by the frequency prediction means, characterized by comprising: is there.
【0016】従って、請求項1によれば、一の人工衛星
からの電波を捕捉すると、その周波数を記憶し、記憶さ
れた周波数に基づいて他の人工衛星からの電波の周波数
を予測すると共に、この予測周波数に応じて他の人工衛
星からの電波の周波数サーチ範囲を設定することができ
るため、2番目以降の各人工衛星からの電波を捕捉する
までの時間を短縮することができる。Therefore, according to the first aspect, when a radio wave from one artificial satellite is captured, the frequency is stored, the frequency of the radio wave from another artificial satellite is predicted based on the stored frequency, and Since the frequency search range of radio waves from other artificial satellites can be set according to the predicted frequency, the time required to capture radio waves from the second and subsequent artificial satellites can be reduced.
【0017】また、請求項2の発明では、人工衛星から
送信された電波の周波数を予測して人工衛星からの電波
を受信する衛星受信装置を有する衛星受信システムにお
いて、前記衛星受信装置は、前記一の人工衛星からの電
波の周波数を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶さ
れた周波数に基づいて他の人工衛星からの電波の周波数
を予測する周波数予測手段と、該周波数予測手段により
予測された周波数に応じて前記他の人工衛星からの電波
の周波数サーチ範囲を設定する周波数サーチ範囲設定手
段と、を有することを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, in a satellite receiving system having a satellite receiving device for predicting a frequency of a radio wave transmitted from an artificial satellite and receiving a radio wave from the artificial satellite, the satellite receiving device includes: Storage means for storing a frequency of a radio wave from one artificial satellite; frequency prediction means for predicting a frequency of a radio wave from another artificial satellite based on the frequency stored in the storage means; Frequency search range setting means for setting a frequency search range of radio waves from the other artificial satellite in accordance with the set frequency.
【0018】従って、請求項2によれば、一の人工衛星
からの電波を捕捉すると、その周波数を記憶し、記憶さ
れた周波数に基づいて他の人工衛星からの電波の周波数
を予測すると共に、この予測周波数に応じて他の人工衛
星からの電波の周波数サーチ範囲を設定することができ
るため、2番目以降の各人工衛星からの電波を捕捉する
までの時間を短縮することができる。Therefore, according to the second aspect, when a radio wave from one artificial satellite is captured, the frequency is stored, and based on the stored frequency, the frequency of the radio wave from another artificial satellite is predicted. Since the frequency search range of radio waves from other artificial satellites can be set according to the predicted frequency, the time required to capture radio waves from the second and subsequent artificial satellites can be reduced.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施例の構成図
に示す。GPS受信システム(衛星受信システム)1
は、地球の大気圏外に打ち上げられた非静止衛星から送
信された電波を受信して受信位置を求める非静止衛星通
信システムであり、軌道高度約2万kmの軌道面に24
個のGPS衛星2が配置されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. GPS receiving system (satellite receiving system) 1
Is a non-geostationary satellite communication system that receives a radio wave transmitted from a non-geostationary satellite launched out of the earth's atmosphere and obtains a reception position.
GPS satellites 2 are arranged.
【0020】GPS受信装置(衛星受信装置)3は、少
なくとも4個のGPS衛星2(2a〜2d)からの電波
を受信するアンテナユニット4と、アンテナユニット4
で受信された信号から現在位置を演算するGPS本体ユ
ニット(受信器)5と、現在位置の周辺地図を表示する
操作・表示部6から構成されている。A GPS receiver (satellite receiver) 3 includes an antenna unit 4 for receiving radio waves from at least four GPS satellites 2 (2a to 2d), and an antenna unit 4
A GPS main unit (receiver) 5 for calculating the current position from the signal received by the controller 5 and an operation / display unit 6 for displaying a map around the current position.
【0021】アンテナユニット4は、GPS衛星2(2
a〜2d)からの電波を受信するアンテナ7と、アンテ
ナ7で受信された信号を増幅するLNA(ローノイズア
ンプ)8とよりなる。また、GPS本体ユニット5は、
RF信号を中間周波信号(IF)に変換するRFコンバ
ータ9と、RFコンバータ9からの中間周波信号(I
F)を復調したディジタルデータを生成した後、このデ
ィジタルデータを用いて演算処理を行い、位置データ、
速度データ等の測位データを生成するGPS復調・演算
部10からなる。The antenna unit 4 is connected to the GPS satellite 2 (2
The antenna 7 includes an antenna 7 for receiving radio waves from a to 2d) and an LNA (low noise amplifier) 8 for amplifying a signal received by the antenna 7. In addition, the GPS main unit 5
An RF converter 9 for converting an RF signal into an intermediate frequency signal (IF), and an intermediate frequency signal (I
After generating digital data obtained by demodulating F), arithmetic processing is performed using the digital data to obtain position data,
It comprises a GPS demodulation / arithmetic unit 10 for generating positioning data such as speed data.
【0022】従って、GPS衛星2(2a〜2d)から
地上に放射された電波は、アンテナユニット4で受信さ
れて増幅された後、RFコンバータ9に供給される。R
Fコンバータ9は、図示しないがRFアンプ、第1及び
第2のミキサ、第1及び第2のIF回路、VCO及びP
LL回路等から構成される。そして、RFコンバータ9
は、RF信号を中間周波信号(IF)に変換して、GP
S復調・演算部10に供給する。Therefore, radio waves radiated from the GPS satellites 2 (2a to 2d) to the ground are received by the antenna unit 4, amplified, and then supplied to the RF converter 9. R
Although not shown, the F converter 9 includes an RF amplifier, first and second mixers, first and second IF circuits, VCO and P
It is composed of an LL circuit and the like. And the RF converter 9
Converts an RF signal into an intermediate frequency signal (IF),
It is supplied to the S demodulation / arithmetic unit 10.
【0023】さらに、GPS復調・演算部10は、現在
位置を特定するための位置データ、速度データ等の測位
データを操作・表示部6に出力し、操作・表示部6は、
操作部のキーボードで行われた操作に応じて、GPS復
調・演算部10から供給された測位データ(受信位置)
を表示する。尚、GPS受信装置3がメモリカード等に
より地図データを持っている場合には、操作・表示部6
に周辺地図及び地図上に現在位置を表示する。Further, the GPS demodulation / arithmetic unit 10 outputs positioning data such as position data and speed data for specifying the current position to the operation / display unit 6, and the operation / display unit 6
Positioning data (reception position) supplied from the GPS demodulation / arithmetic unit 10 in response to an operation performed on the keyboard of the operation unit
Is displayed. When the GPS receiver 3 has map data by a memory card or the like, the operation / display unit 6
And the current location on the map.
【0024】図2はGPS復調・演算部10の構成を示
すブロック図である。GPS復調・演算部10は、CP
U14と、カスタムLSI15と、TCXO(温度補償
水晶発振器)16とから構成される。CPU14は、操
作・表示部6のキー操作により衛星サーチ制御、キャリ
ア同期制御、C/Aコード同期制御を行い、操作・表示
部6にGPS衛星2(2a〜2d)と利用者の現在位置
との距離(補正なし)を示す疑似距離データを出力す
る。カスタムLSI15は、RFコンバータ9より中間
周波数信号(IF)が入力されると共にTCXO16よ
り温度補償されたクロックが入力されるもので、ベース
バンドコンバータ、キャリア同期回路、相関処理回路、
C/Aコード発生回路、C/Aコード同期回路、ベース
バンドフィルタ、PSK(位相シフトキーイング)デー
タ復調回路、及びCPU周辺ロジックを備える。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the GPS demodulation / arithmetic unit 10. The GPS demodulation / arithmetic unit 10 has a CP
U14, a custom LSI 15, and a TCXO (temperature compensated crystal oscillator) 16. The CPU 14 performs satellite search control, carrier synchronization control, and C / A code synchronization control by operating the keys on the operation / display unit 6, and displays the GPS satellites 2 (2a to 2d) and the current position of the user on the operation / display unit 6. The pseudo distance data indicating the distance (without correction) is output. The custom LSI 15 receives the intermediate frequency signal (IF) from the RF converter 9 and the temperature-compensated clock from the TCXO 16, and includes a baseband converter, a carrier synchronization circuit, a correlation processing circuit,
It includes a C / A code generation circuit, a C / A code synchronization circuit, a baseband filter, a PSK (phase shift keying) data demodulation circuit, and CPU peripheral logic.
【0025】図3はアンテナ7で受信された信号の周波
数変換を行う回路構成を示すブロックである。VCO
(電圧制御発振器)22は、RFコンバータ9に設けら
れ、TCXO16から出力された電圧によって発振周波
数を変える。また、NCO23は、GPS復調・演算部
10に設けられ、TCXO16から発振された周波数を
可変してチューニングを行う。FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration for performing frequency conversion of a signal received by the antenna 7. VCO
(Voltage Controlled Oscillator) 22 is provided in the RF converter 9 and changes the oscillation frequency according to the voltage output from the TCXO 16. The NCO 23 is provided in the GPS demodulation / arithmetic unit 10 and performs tuning by changing the frequency oscillated from the TCXO 16.
【0026】この構成では、RFコンバータ9の周波数
変換は固定で、NCO23によりチューニングを行う。
そして、受信周波数は、次式により求まる。 受信周波数=VCO+TCXO+NCO =84.5×TCXO+TCXO+Tune×TCXO …(1) 尚、TCXO16の公称発振周波数は18.414MH
z、RFコンバータ9のIFは、1.023MHzであ
る。In this configuration, the frequency conversion of the RF converter 9 is fixed, and tuning is performed by the NCO 23.
Then, the reception frequency is obtained by the following equation. Receiving frequency = VCO + TCXO + NCO = 84.5 × TCXO + TCXO + Tune × TCXO (1) The nominal oscillation frequency of TCXO16 is 18.414 MH.
z, the IF of the RF converter 9 is 1.023 MHz.
【0027】ここで、GPS衛星2からの電波発射周波
数1575.42MHzを受信しようとしたとき、GP
S衛星2からの電波をロックしたときの値はTune=
1.023/18.414となる。ところが、TCXO
16の基準周波数に偏差ΔFが含まれていると、次式の
ように表せる。Here, when trying to receive a radio wave emission frequency of 1575.42 MHz from the GPS satellite 2, GP
The value when locking the radio wave from S satellite 2 is Tune =
1.023 / 18.414. However, TCXO
When the deviation ΔF is included in the 16 reference frequencies, it can be expressed as the following equation.
【0028】TCXO=tcxo+ΔF …(2) 尚、基準周波数はtcxo=18.414MHzであ
る。従って、実際の受信周波数は、1575.42+8
5.555×ΔF〔MHz〕とまる。しかし、TCXO
偏差が不明であるので、TCXO偏差により生ずる受信
周波数誤差範囲をサーチする必要がある。TCXO = tcxo + ΔF (2) The reference frequency is tcxo = 18.414 MHz. Therefore, the actual reception frequency is 1575.42 + 8
It stops at 5.555 × ΔF [MHz]. However, TCXO
Since the deviation is unknown, it is necessary to search the reception frequency error range caused by the TCXO deviation.
【0029】初期の周波数サーチは、従来の場合と同様
に行う。しかし、1番目のGPS衛星2をロックしたと
き、次式に基づいて当該GPS衛星2からの電波をロッ
クしているチャンネルのNCO23の発振周波数とドッ
プラーシフト予測(Dopp)からTCXO偏差を知る
ことができる。 1575.42+Dopp=85.5×TCXO+Tune×TCXO…(3) そして、未だロックしていない他のチャンネルのサーチ
中心周波数をTCXO偏差補正を含めた値にする。これ
により、1番目のGPS衛星2をロックした後、2番目
以降の他のGPS衛星2をロックするまでの時間を短縮
することができる。The initial frequency search is performed in the same manner as in the conventional case. However, when the first GPS satellite 2 is locked, the TCXO deviation can be known from the oscillation frequency of the NCO 23 and the Doppler shift prediction (Dopp) of the channel locking the radio wave from the GPS satellite 2 based on the following equation. it can. 1575.42 + Dopp = 85.5 × TCXO + Tune × TCXO (3) Then, the search center frequency of another channel which is not locked yet is set to a value including the TCXO deviation correction. As a result, it is possible to reduce the time from locking the first GPS satellite 2 to locking the second and subsequent GPS satellites 2.
【0030】このようにしてGPS衛星2から送信され
た電波を受信して現在位置を求める衛星受信システム1
では、各GPS衛星2(2a〜2d)に精密な原子時計
が搭載されているのに対し、GPS受信装置3にはTC
XO16からのクロックを利用した水晶発振時計が搭載
されているだけである。そのため、GPS受信装置3の
時刻情報には時計オフセットが生じやすい。The satellite receiving system 1 which receives the radio wave transmitted from the GPS satellite 2 and obtains the current position as described above
In each of the GPS satellites 2 (2a to 2d), a precise atomic clock is mounted, while the GPS receiver 3 has a TC clock.
Only a crystal oscillation clock using the clock from the XO 16 is mounted. Therefore, a clock offset easily occurs in the time information of the GPS receiver 3.
【0031】そこで、GPS受信装置3では、3個以上
のGPS衛星2から送信された電波を同時に受信し、各
GPS衛星2(2a〜2d)と受信点との間の時計オフ
セットを含んだ擬似距離データと受信した各GPS衛星
2(2a〜2d)の軌道位置データとから受信点の位置
を演算している。Therefore, the GPS receiving device 3 simultaneously receives radio waves transmitted from three or more GPS satellites 2 and includes a pseudo-clock offset between each of the GPS satellites 2 (2a to 2d) and the receiving point. The position of the receiving point is calculated from the distance data and the orbital position data of each of the received GPS satellites 2 (2a to 2d).
【0032】このようにCPU14のメモリ21は、1
番目のGPS衛星2からの電波の周波数を記憶する記憶
手段として機能すると共に、1番目のGPS衛星2の周
波数に基づいて他のGPS衛星2からの電波の周波数を
予測する周波数予測プログラム(周波数予測手段)と、
予測された周波数に応じて他のGPS衛星2からの電波
の周波数サーチ範囲を設定する周波数サーチ範囲設定プ
ログラム(周波数サーチ範囲設定手段)とが記憶されて
いる。As described above, the memory 21 of the CPU 14
A frequency prediction program (frequency prediction) that functions as a storage unit that stores the frequency of the radio wave from the first GPS satellite 2 and that predicts the frequency of the radio wave from another GPS satellite 2 based on the frequency of the first GPS satellite 2 Means) and
A frequency search range setting program (frequency search range setting means) for setting a frequency search range of a radio wave from another GPS satellite 2 according to the predicted frequency is stored.
【0033】また、CPU14は、電源電圧Vccが供給
されると、上記のような受信動作を開始し、RFコンバ
ータ9から供給される復調信号の疑似距離データに基づ
いて演算を行い、位置データ、速度データ、及び時刻デ
ータ等の測位データを生成する。さらに、CPU14は
メインプログラム及び地図CD−ROM(図示せず)か
らのデータに基づいて画像処理を行う。When the power supply voltage Vcc is supplied, the CPU 14 starts the above-described receiving operation, performs an operation based on the pseudo distance data of the demodulated signal supplied from the RF converter 9, and obtains position data, It generates positioning data such as speed data and time data. Further, the CPU 14 performs image processing based on the main program and data from a map CD-ROM (not shown).
【0034】図4はCPU14が実行する衛星をロック
する処理を説明するためのフローチャートである。CP
U14は、ステップS1(以下「ステップ」を省略す
る)において、メモリ21に記憶されている前回受信し
たときの周波数を読み込むと共に、概略受信位置と時刻
より受信を希望するGPS衛星2のドップラシフトを予
測する。FIG. 4 is a flowchart for explaining the satellite locking process executed by the CPU 14. CP
In step S1 (hereinafter, "step" is omitted), U14 reads the frequency at the time of previous reception stored in the memory 21 and performs the Doppler shift of the GPS satellite 2 desired to be received from the approximate reception position and time. Predict.
【0035】次に予想した中心周波数として基準発振器
(TCXO16)の最大偏差による誤差範囲の受信周波
数をサーチする(S2)。続いて、GPS衛星2からの
電波をロックしたチャンネルがあるか否かを判定する
(S3)。そして、衛星をロックしたチャンネルがない
ときは、周波数サーチを継続し、GPS衛星2からの電
波をロックした時点でその周波数を記憶させてS4に進
む。Next, a reception frequency within an error range due to the maximum deviation of the reference oscillator (TCXO16) is searched as the expected center frequency (S2). Subsequently, it is determined whether there is a channel on which the radio wave from the GPS satellite 2 is locked (S3). If there is no channel that has locked the satellite, the frequency search is continued. When the radio wave from the GPS satellite 2 is locked, the frequency is stored, and the process proceeds to S4.
【0036】S4では、GPS衛星2からの電波をロッ
クしたチャンネルのキャリアNCO設定値とドップラ予
測値から基準発振器(TCXO16)の偏差を算出す
る。そして、未だロックされていないチャンネルのサー
チ中心周波数をドップラ予測値から基準発振器(TCX
O16)の偏差を含めた周波数と入れ替えて受信周波数
をサーチする(S5)。GPS衛星2からの電波を受信
すると、当該衛星にチャンネルをロックさせる。In S4, the deviation of the reference oscillator (TCXO16) is calculated from the carrier NCO set value of the channel on which the radio wave from the GPS satellite 2 is locked and the Doppler predicted value. Then, the search center frequency of the channel which has not been locked is calculated based on the Doppler prediction value from the reference oscillator (TCX).
The received frequency is searched by replacing the frequency including the deviation of O16) (S5). When a radio wave from the GPS satellite 2 is received, the channel is locked by the satellite.
【0037】次にロックされていないチャンネルが有る
か否かを判定する(S6)。ここで、ロックされていな
いチャンネルが有るときはS5に戻り、S5、S6の処
理を繰り返す。その際、未だロックされていない他のチ
ャンネルのサーチ中心周波数をドップラ予測値からS4
で算出された基準発振器(TCXO16)の偏差を含め
た周波数と入れ替えて受信周波数をサーチする。このよ
うに2番目以降のGPS衛星2からの電波は、1回目に
算出された基準発振器(TCXO16)の偏差に基づい
て得られたサーチ中心周波数及び周波数サーチ範囲が設
定されるため、他のGPS衛星2のドップラシフトを予
測して短時間で受信周波数をサーチしてロックすること
ができる。Next, it is determined whether or not there is an unlocked channel (S6). If there is an unlocked channel, the process returns to S5, and the processes of S5 and S6 are repeated. At this time, the search center frequency of another channel which is not yet locked is calculated from the Doppler prediction value in S4.
The received frequency is searched by replacing the frequency including the deviation of the reference oscillator (TCXO16) calculated in step (1). As described above, since the search center frequency and the frequency search range obtained based on the deviation of the reference oscillator (TCXO16) calculated for the first time are set for the radio waves from the second and subsequent GPS satellites 2, the other GPS The reception frequency can be searched and locked in a short time by predicting the Doppler shift of the satellite 2.
【0038】そして、全てのチャンネルがロックされる
と、例えば4〜12個の全てのGPS衛星2からの電波
を受信して測位データの算出が可能になり一連の衛星ロ
ック処理が終了する。このように2番目以降のGPS衛
星2からの電波を受信する際は、1回目に算出された基
準発振器(TCXO16)の偏差に基づいてサーチ中心
周波数及び周波数サーチ範囲を設定するため、2番目以
降のGPS衛星2からの電波を捕捉するまでの時間を短
縮することができる。特にGPS受信装置3の電源がオ
ンに操作されてから受信可能な全てのGPS衛星2から
の電波を受信するまでの時間を大幅に短縮することがで
きる。When all the channels are locked, for example, radio waves from all of the 4 to 12 GPS satellites 2 are received, the positioning data can be calculated, and a series of satellite lock processing ends. As described above, when receiving the radio waves from the second and subsequent GPS satellites 2, the search center frequency and the frequency search range are set based on the deviation of the reference oscillator (TCXO16) calculated for the first time. Can be shortened until a radio wave from the GPS satellite 2 is captured. In particular, the time from when the power of the GPS receiver 3 is turned on to when the radio waves from all receivable GPS satellites 2 are received can be greatly reduced.
【0039】また、例えば自動車に搭載された受信装置
の場合、GPS衛星2からの電波を受信できない長いト
ンネルを通過したり、あるいは建物内や地下駐車場等に
入ることがある。しかしながら、自動車がトンネルや建
物内や地下駐車場等から受信可能位置に出たとき、上記
のように2番目以降のGPS衛星2からの電波を受信す
るまでの時間を短縮することができるので、GPS衛星
2からの電波を受信できない場所から受信可能位置へ移
動したとき、短時間で現在位置を知ることができる。For example, in the case of a receiver mounted on a car, the receiver may pass through a long tunnel that cannot receive radio waves from the GPS satellites 2, or enter a building or an underground parking lot. However, when a car comes out of a tunnel, a building, an underground parking lot, or the like to a receivable position, it is possible to shorten the time required to receive radio waves from the second and subsequent GPS satellites 2 as described above. When moving from a place where radio waves from the GPS satellite 2 cannot be received to a receivable position, the current position can be known in a short time.
【0040】図5はGPS衛星2から得られた測位デー
タから現在位置を表示する処理を示すフローチャートで
ある。CPU14は、S11において、GPS衛星2
(2a〜2d)からの電波を周波数と同期すると、GP
S衛星2(2a〜2d)からの電波が受信可能となる。
そして、RFコンバータ9からの中間周波信号(IF)
を復調したディジタルデータを生成した後、このディジ
タルデータを用いて演算処理を行い、位置データ、速度
データ等の測位データを生成する。FIG. 5 is a flowchart showing a process for displaying the current position from the positioning data obtained from the GPS satellite 2. The CPU 14 determines in step S11 that the GPS satellite 2
When the radio waves from (2a to 2d) are synchronized with the frequency, GP
Radio waves from the S satellite 2 (2a to 2d) can be received.
Then, the intermediate frequency signal (IF) from the RF converter 9
After generating digital data obtained by demodulating the data, arithmetic processing is performed using the digital data to generate positioning data such as position data and speed data.
【0041】その後、測位データを読み込み、この測位
データ中の位置データ(緯度、経度)が現在位置を示す
(S12)。続いて、現在位置を示すマークを操作・表
示部6のディスプレイに表示するための画面データを生
成する(S13)。現在位置は、緯度、経度のデータで
あるのに対して、地図CD−ROM内の地図データは、
縦軸、横軸の座標に対応づけて記憶されている。この現
在位置の緯度、経度のデータを、地図のデータの座標デ
ータに変換する(S14)。Thereafter, the positioning data is read, and the position data (latitude, longitude) in the positioning data indicates the current position (S12). Subsequently, screen data for displaying a mark indicating the current position on the display of the operation / display unit 6 is generated (S13). The current position is latitude and longitude data, whereas the map data in the map CD-ROM is
It is stored in association with the coordinates of the vertical axis and the horizontal axis. The latitude and longitude data of the current position are converted into coordinate data of map data (S14).
【0042】操作・表示部6のキー操作で指定した縮尺
率等に合わせて、現在位置の座標に対応して操作・表示
部6のディスプレイに表示する地図の領域を、座標で求
める。この求めた領域の地図データを、地図CD−RO
Mから読み込む(S15)。また、S15で読み込んだ
地図データを基にして、地図をディスプレイに表示する
ための画面データを生成する(S16)。続いてS7で
生成した現在位置表示用の画面データと、S16で生成
した地図表示用の画面データを用いて、両画面データを
重ねる方法で、ディスプレイ上に地図と現在位置のマー
クを表示する(S17)。このS11で読み込んだ測位
データに対応する表示が完了した後、再びS11に戻
り、上記S11〜S17の処理を繰り返す。The area of the map to be displayed on the display of the operation / display unit 6 is obtained by coordinates corresponding to the coordinates of the current position in accordance with the scale factor specified by the key operation of the operation / display unit 6. The map data of the obtained area is stored in a map CD-RO.
Read from M (S15). Further, based on the map data read in S15, screen data for displaying a map on a display is generated (S16). Subsequently, using the screen data for displaying the current position generated in S7 and the screen data for displaying the map generated in S16, a map and a mark of the current position are displayed on the display by overlapping both screen data ( S17). After the display corresponding to the positioning data read in S11 is completed, the process returns to S11 again and repeats the processing of S11 to S17.
【0043】[0043]
【発明の効果】上述の如く、請求項1及び請求項2によ
れば、一の人工衛星からの電波を捕捉すると、その周波
数を記憶し、記憶された周波数に基づいて他の人工衛星
からの電波の周波数を予測すると共に、この予測周波数
に応じて他の人工衛星からの電波の周波数サーチ範囲を
設定することができるため、2番目以降の各人工衛星か
らの電波を捕捉するまでの時間を短縮することができ、
特に多数の人工衛星からの電波を受信する場合に全ての
人工衛星からの電波を受信するまでのサーチ時間を大幅
に短縮してサーチ動作の高速化を図ることができる。As described above, according to the first and second aspects, when a radio wave from one artificial satellite is captured, its frequency is stored, and based on the stored frequency, a signal from another artificial satellite is stored. Since the frequency of the radio wave can be predicted and the frequency search range of the radio wave from another satellite can be set according to the predicted frequency, the time until the radio wave from each of the second and subsequent satellites is captured is reduced. Can be shortened,
In particular, when receiving radio waves from a large number of artificial satellites, it is possible to greatly shorten the search time required until receiving radio waves from all the artificial satellites, thereby speeding up the search operation.
【図1】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】図1のGPS復調・演算部の構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a GPS demodulation / arithmetic unit in FIG. 1;
【図3】受信された信号の周波数変換を行う回路構成を
示すブロックである。FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration for performing frequency conversion of a received signal.
【図4】CPUが実行する衛星をロックする処理を説明
するためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a satellite locking process executed by a CPU.
【図5】GPS衛星から得られた測位データから現在位
置を表示する処理を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a process for displaying a current position from positioning data obtained from a GPS satellite.
1 GPS受信システム 2(2a〜2d) GPS衛星 3 GPS受信装置 4 アンテナユニット 5 GPS本体ユニット 7 アンテナ 9 RFコンバータ 10 GPS復調・演算部 14 CPU 15 カスタムLSI 16 TCXO(温度補償水晶発振器) 21 メモリ 22 VCO 23 NCO Reference Signs List 1 GPS receiving system 2 (2a to 2d) GPS satellite 3 GPS receiving device 4 Antenna unit 5 GPS main unit 7 Antenna 9 RF converter 10 GPS demodulation / arithmetic unit 14 CPU 15 Custom LSI 16 TCXO (Temperature compensated crystal oscillator) 21 Memory 22 VCO 23 NCO
Claims (2)
周波数をサーチして人工衛星からの電波を受信する受信
器と、該受信器により受信された信号から現在位置を演
算する演算手段とからなる衛星受信装置において、 前記一の人工衛星からの電波の周波数を記憶する記憶手
段と、 該記憶手段に記憶された周波数に基づいて他の人工衛星
からの電波の周波数を予測する周波数予測手段と、 該周波数予測手段により予測された周波数に応じて前記
他の人工衛星からの電波の周波数サーチ範囲を設定する
周波数サーチ範囲設定手段と、 を備えてなることを特徴とする衛星受信装置。1. A receiver for searching each frequency of radio waves transmitted from a plurality of artificial satellites and receiving radio waves from the artificial satellites, and a calculating means for calculating a current position from a signal received by the receiver. Storage means for storing a frequency of a radio wave from the one artificial satellite; and frequency prediction means for predicting a frequency of a radio wave from another artificial satellite based on the frequency stored in the storage means. And a frequency search range setting means for setting a frequency search range of radio waves from the other artificial satellite in accordance with the frequency predicted by the frequency prediction means.
予測して人工衛星からの電波を受信する衛星受信装置を
有する衛星受信システムにおいて、 前記衛星受信装置は、前記一の人工衛星からの電波の周
波数を記憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶された周波数に基づいて他の人工衛星
からの電波の周波数を予測する周波数予測手段と、 該周波数予測手段により予測された周波数に応じて前記
他の人工衛星からの電波の周波数サーチ範囲を設定する
周波数サーチ範囲設定手段と、 を有することを特徴とする衛星受信システム。2. A satellite receiving system having a satellite receiving device for predicting the frequency of a radio wave transmitted from an artificial satellite and receiving a radio wave from the artificial satellite, wherein the satellite receiving device includes a radio wave from the one artificial satellite. Storage means for storing the frequency of the above, frequency prediction means for predicting the frequency of radio waves from other satellites based on the frequency stored in the storage means, and said frequency prediction means according to the frequency predicted by the frequency prediction means A frequency search range setting unit for setting a frequency search range of a radio wave from another artificial satellite.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8202577A JPH1048311A (en) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | Satellite receiving device and satellite receiving system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8202577A JPH1048311A (en) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | Satellite receiving device and satellite receiving system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048311A true JPH1048311A (en) | 1998-02-20 |
Family
ID=16459801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8202577A Pending JPH1048311A (en) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | Satellite receiving device and satellite receiving system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1048311A (en) |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP8202577A patent/JPH1048311A/en active Pending
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