JPH11271419A - 測位装置 - Google Patents

測位装置

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JPH11271419A
JPH11271419A JP7921998A JP7921998A JPH11271419A JP H11271419 A JPH11271419 A JP H11271419A JP 7921998 A JP7921998 A JP 7921998A JP 7921998 A JP7921998 A JP 7921998A JP H11271419 A JPH11271419 A JP H11271419A
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JP
Japan
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satellite
signal
frequency
satellites
code
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JP7921998A
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English (en)
Inventor
Shigeo Kawashima
茂男 河島
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Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 GNSS衛星のうちのドップラー周波数偏移
の無い静止衛星を優先して衛星信号探索が可能な測位装
置を提供すること。 【解決手段】 この測位装置では、GNSS衛星からの
信号を受信して衛星信号として出力する空中線1と、予
め定められた順序に従って衛星信号を1衛星或いは複数
衛星ずつ順次探索してコード位相及び周波数を出力する
衛星信号探索部2と、コード位相及び周波数を初期値と
して衛星毎にコード位相及び周波数の追尾を行った結果
をコード擬似距離信号として出力する衛星信号追尾部3
と、コード擬似距離信号に基づいて測位位置を計算して
位置信号を出力する測位計算部4とを備えた既存の基本
構成に加え、GNSS衛星における静止衛星及び移動衛
星の区別を衛星情報として格納した衛星データベース部
5を備えており、衛星信号探索部2で衛星情報に基づい
て静止衛星を優先して衛星信号を探索する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として全地球的
衛星航法システム(Global Navigatio
n Satellite System/以下、GNS
Sとする)衛星のうちのドップラー周波数偏移の無い静
止衛星を優先して周波数探索範囲を変えない条件下で衛
星信号探索を行う測位装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の測位装置としては、例え
ば図2に示すような構成のものが挙げられえる。この測
位装置は、GNSS衛星からの信号を受信して衛星信号
として出力する空中線(アンテナ)1と、予め定められ
た順序に従って衛星信号を1衛星或いは複数衛星ずつ順
次探索(ハードウェアとして1衛星分しか持たないもの
以外に複数衛星分持つものがある)してコード位相及び
周波数を出力する衛星信号探索部2と、コード位相及び
周波数を初期値として衛星毎にコード位相及び周波数の
追尾を行った結果をコード擬似距離信号として出力する
衛星信号追尾部3と、コード擬似距離信号に基づいて測
位位置を計算して位置信号を出力する測位計算部4とを
備えている。
【0003】このうち、衛星信号探索部2は、例えばコ
ールド・スタートと呼ばれる衛星軌道,時刻及び位置に
関して何も情報が無い動作モードの場合、GNSS衛星
の仕様上、存在し得る衛星を選んで予め定められた順序
に従って、空中線1から出力される衛星信号を用いて1
衛星或いは複数衛星ずつ信号を探索する。ここで予め定
められた順序とは、何も情報が無いため、例えばGNS
S衛星が1〜32までの番号で名付けられたGPS(G
lobal Positionig System)衛
星である場合、1からの番号順を意味する。
【0004】図3は、この衛星信号探索部2による衛星
信号の探索を説明するために示した模試図である。GN
SSはCode Division Multiple
Access(CDMA)方式を用いているため、信
号の探索を行う(即ち、信号の有無を見つける)にはP
Nコードと呼ばれるコード位相探索並びにキャリアー周
波数上の周波数探索の2つを2次元的に行う必要があ
る。
【0005】民生用GPSの場合、PNコードは102
3個(尚、CDMAではこれらの各1個をチップと呼
ぶ)で1周期を成すため、コード位相探索範囲EC は1
023チップとなる。通常余りC/Nを劣化させないた
めに1チップずつ探索している。又、周波数探索範囲E
F は、例えばGPS衛星の場合、約10kHzとされて
いる。これはGPSが移動衛星のために最大約5kHz
のドップラー周波数偏移を生じることに加え、測位装置
に内蔵する基準発振器が通常最大約5kHzの周波数誤
差を持つため、合わせて10kHzとなることによる。
ここでも通常余りC/Nを劣化させないために1kHz
ずつ探索している。
【0006】そこで、この2次元的探索を具体的に云え
ば、最初に探索初期値をコード位相,周波数の何れもコ
ード位相探索範囲EC 内と周波数探索範囲EF 内とから
選ぶ。次に、選ばれたコード位相及び周波数と空中線1
から出力される衛星信号との相関を取り、相関値が予め
決めたスレッショルド値を越えた場合、そのコード位相
及び周波数に信号があるとみなすが、相関値がスレッシ
ョルド以下の場合、信号が無いとみなしてコード位相を
1チップだけずらし、再び相関を取って信号の有無をチ
ェックする。又、1チップずつずらして1023チップ
までずらしても信号が見つからなかった場合には、コー
ド位相を初期値に戻し、周波数を1kHzずらす。
【0007】このようにして、2次元的にコード位相探
索範囲EC 内及び周波数探索範囲EF 内における全範囲
を探索して信号(例えば図3に示される信号を含む区間
x)を見つける。全範囲を探索するにはコード位相に関
して1023/1=1023回、周波数に関して10/
1=10回、これによる合計1023・10=1023
0回の相関を取り、相関値のスレッショルドとの比較を
行う必要がある。1回の相関及びスレッショルドの比較
に1/90秒掛かるとすれば、全部で約114秒必要と
なる。因みに、このような方法に関する詳細な技術は、
例えばJ.J.Spilker,Jr.:GPS Si
gnal Structure andPerform
ance Characteristics,GLOB
ALPOSITIONING SYSTEM,VOLU
ME I,THE INSTITUTE OF NAV
IGATION,pp51−53等の公知文献に記載さ
れている。
【0008】即ち、衛星信号探索部2では一つの衛星に
関して上述したような探索により信号を見つけると、コ
ード位相及び周波数を衛星信号追尾部3へ出力してから
次の衛星の探索を開始する。
【0009】衛星信号追尾部3では、衛星信号探索部2
から入力されたコード位相及び周波数を初期値とし、衛
星毎にコード位相及び周波数の追尾を行って得たコード
擬似距離信号を測位計算部4へ出力する。
【0010】測位計算部4では、衛星信号追尾部3から
得たコード擬似距離信号による4衛星以上のコード擬似
距離に基づいて測位装置の位置を計算して位置信号とし
て出力する。
【0011】このような測位装置において、電源投入か
ら最初の測位結果が得られるまでの時間(Time t
o First Fix/TTFF)は重要な性能指標
の一つとされるもので、コールド・スタートにおけるT
TFFはその殆どを衛星信号探索時間で占める。例えば
衛星探索時間以外を無視し、4衛星で測位する場合、1
衛星当たり最大114秒、平均ではその半分の57秒か
かるので、1衛星ずつ信号を探索する場合であれば、4
衛星では最大456秒(約8分)、平均228秒(約4
分)かかることになる。
【0012】ところで、カーナビゲーション分野では自
動車メーカの要求に加え、カーナビゲーション・メーカ
数が数十社と多いことから、測位装置のコスト・ダウン
を計るためには殊に性能上温度制御が必要とされ、これ
により内蔵される基準発振器の価格が高くならざるを得
ない状況にある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述した測位装置の場
合、カーナビゲーション分野で低価格に提供しようとす
れば、基準発振器のコスト・ダウンが必要となり、発振
器専用のメーカ側もそのコスト・ダウンの努力を行って
いるが、実際にはTTFFの性能を落とさず(即ち、基
準発振器の周波数誤差仕様を緩めず)に具現することが
極めて困難な問題になっている。
【0014】更に、これに関連した事情として、GNS
S衛星にはドップラー周波数偏移のあるGPSやGLO
NASS等の移動衛星の他、ドップラー周波数偏移の無
いINMARSATで運用しているINMARSAT−
3や日本で運用しているMTSAT等の静止衛星がある
が、現状ではカーナビゲーション分野で後者の静止衛星
を充分に活用していないことも基準発振器の周波数誤差
仕様の緩和を困難にしている要因に挙げられる。
【0015】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、GNSS衛星のう
ちのドップラー周波数偏移の無い静止衛星を優先して周
波数探索範囲を変えない条件下で衛星信号探索が可能で
あって、内蔵される基準発振器の周波数誤差仕様を緩和
し得る測位装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、GNS
S衛星からの信号を受信して衛星信号として出力する空
中線と、予め定められた順序に従って衛星信号を1衛星
或いは複数衛星ずつ順次探索してコード位相及び周波数
を出力する衛星信号探索部と、コード位相及び周波数を
初期値として衛星毎に該コード位相及び該周波数の追尾
を行った結果をコード擬似距離信号として出力する衛星
信号追尾部と、コード擬似距離信号に基づいて測位位置
を計算して位置信号を出力する測位計算部とを備えた測
位装置において、GNSS衛星における静止衛星及び移
動衛星の区別を衛星情報として格納した衛星データベー
ス部を備え、衛星信号探索部では衛星情報に基づいて静
止衛星を優先して衛星信号を探索する測位装置が得られ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の測
位装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【0018】図1は、本発明の一実施例に係る測位装置
の基本構成を示したブロック図である。この測位装置
も、図2に示した従来装置と同様に、GNSS衛星から
の信号を受信して衛星信号として出力する空中線1と、
予め定められた順序に従って衛星信号を1衛星或いは複
数衛星ずつ順次探索してコード位相及び周波数を出力す
る衛星信号探索部2と、コード位相及び周波数を初期値
として衛星毎にコード位相及び周波数の追尾を行った結
果をコード擬似距離信号として出力する衛星信号追尾部
3と、コード擬似距離信号に基づいて測位位置を計算し
て位置信号を出力する測位計算部4とを備えるが、ここ
では新たにそれ以外にGNSS衛星における静止衛星及
び移動衛星の区別を衛星情報として格納した衛星データ
ベース部5が備えられ、衛星信号探索部2では衛星情報
に基づいて静止衛星を優先して衛星信号を探索するよう
になっている。
【0019】このうち、衛星データベース部5は静止衛
星及び移動衛星の区別を衛星情報として格納しており、
この衛星情報を衛星信号探索部2へ出力する。衛星信号
探索部2では、衛星情報に従って従来のようなGNSS
衛星におけるドップラー周波数偏移のあるGPSやGL
ONASS等の移動衛星の番号順では無く、ドップラー
周波数偏移の無いINMARSATで運用しているIN
MARSAT−3や日本で運用しているMTSAT等の
静止衛星を優先して探索する。
【0020】こうした静止衛星を優先して探索する測位
装置において、静止衛星はドップラー周波数偏移が無い
ので、周波数探索範囲EF は測位装置に内蔵される基準
発振器の5kHzの周波数誤差のみとなり、従来の10
kHzの半分となる。従来装置で4衛星探索すると、1
衛星につき10kHzで合計40kHz探索する必要が
あるが、ここでは例えば2個の静止衛星を優先的に探索
すると2個の静止衛星については5kHzであり、残り
の2衛星については10kHzとなるので、合計30k
Hzで済む。そこで、仮に基準発振器の周波数誤差仕様
を緩和した上で周波数探索範囲EF を合計40kHzと
なるようにするには、2個の静止衛星に関しては7.5
kHzにし、残りの2衛星に関しては12.5kHzに
すれば良い。この場合、基準発振器の周波数誤差は5k
Hzから7.5kHzと1.5倍に仕様を緩めたことに
なる。このように、一実施例の測位装置では、周波数誤
差仕様を緩めることができるため、低価格の基準発振器
を採用できる。
【0021】又、逆に従来と同じ周波数誤差仕様の基準
発振器を用いた場合にも、2つの静止衛星を利用すれば
最初の2衛星の探索時間は半分になるため、コールド・
スタートのTTFFを従来の最大8分で平均4分である
のをそれぞれ最大6分で平均3分に短縮できる。
【0022】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の測位装置に
よれば、既存の構成に加えてGNSS衛星における静止
衛星及び移動衛星の区別を衛星情報として格納した衛星
データベース部を備え、衛星信号探索部で衛星情報に基
づいて周波数探索範囲や電源投入から最初の測位結果が
得られるまでの時間を変えない条件下でドップラー周波
数偏移の無い静止衛星の衛星信号を優先的に探索するよ
うにしているので、内蔵される基準発振器の周波数誤差
仕様の緩和が可能になり、結果として基準発振器及び測
位装置自体のコスト・ダウンを充分に計り得るようにな
る。これにより、現在年間100万台に迫る勢いで爆発
的に普及しているカーナビゲーション用測位装置のコス
トダウンが可能となって工業上極めて有益となる。又、
逆に従来装置と同じ周波数誤差仕様の基準発振器を用い
た場合にも、静止衛星を利用することによってTTFF
を大幅に短縮できるため、静止衛星の衛星信号を優先的
に探索することは基準発振器の周波数誤差仕様の緩和以
外にも長所を奏することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る測位装置の基本構成を
示したブロック図である。
【図2】従来の測位装置の基本構成を示したブロック図
である。
【図3】図2に示す測位装置に備えられる衛星信号探索
部による衛星信号の探索を説明するために示した模試図
である。
【符号の説明】
1 空中線 2 衛星信号探索部 3 衛星信号追尾部 4 測位計算部 5 衛星データベース部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全地球的衛星航法システム衛星からの信
    号を受信して衛星信号として出力する空中線と、予め定
    められた順序に従って前記衛星信号を1衛星或いは複数
    衛星ずつ順次探索してコード位相及び周波数を出力する
    衛星信号探索部と、前記コード位相及び前記周波数を初
    期値として衛星毎に該コード位相及び該周波数の追尾を
    行った結果をコード擬似距離信号として出力する衛星信
    号追尾部と、前記コード擬似距離信号に基づいて測位位
    置を計算して位置信号を出力する測位計算部とを備えた
    測位装置において、前記全地球的衛星航法システム衛星
    における静止衛星及び移動衛星の区別を衛星情報として
    格納した衛星データベース部を備え、前記衛星信号探索
    部では前記衛星情報に基づいて前記静止衛星を優先して
    前記衛星信号を探索することを特徴とする測位装置。
JP7921998A 1998-03-26 1998-03-26 測位装置 Pending JPH11271419A (ja)

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