WO2019239764A1 - Ｇｎｓｓ受信装置及びｇｎｓｓ受信方法 - Google Patents

Ｇｎｓｓ受信装置及びｇｎｓｓ受信方法 Download PDF

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真也 小和田
橋本　邦彦
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Furuno Electric Co Ltd
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    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
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    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/50—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being pulse modulated and the time difference of their arrival being measured

Definitions

  • the present invention relates to a GNSS receiving apparatus and a GNSS receiving method.
  • Patent Document 1 discloses a satellite radio wave receiving antenna that does not receive a reflected transmission radio wave having a low elevation angle.
  • Patent Document 1 cannot completely avoid reception of signals such as multipath. Further, the configuration of Patent Document 1 cannot determine whether a signal received by an antenna is a signal based on a direct wave from a satellite or a signal related to a multipath or the like that is not.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to easily determine whether a GNSS signal received by an antenna is based on a direct wave from a satellite or not. To provide an apparatus.
  • a GNSS receiver having the following configuration. That is, this GNSS receiver includes at least two antennas, a satellite direction acquisition unit, an estimation unit, and a determination unit.
  • the satellite direction acquisition unit acquires a direction of a satellite corresponding to the GNSS signal received by the antenna as viewed from the antenna based on satellite orbit information.
  • the estimation unit estimates an arrival direction of the GNSS signal based on a difference in timing when the GNSS signal is received by a plurality of the antennas.
  • the determination unit compares the direction of the satellite viewed from the antenna with the arrival direction estimated by the estimation unit, so that the GNSS signal received by the antenna is based on a direct wave from the satellite. It is determined whether the signal is a direct GNSS signal or a non-direct GNSS signal.
  • the received signal to be a GNSS signal based on a direct wave from the satellite or a GNSS that is not, in a simple way of comparing the direction of the satellite as viewed from the antenna and the estimated direction of arrival of the GNSS signal. It can be determined whether it is a signal.
  • a GNSS receiver having the following configuration. That is, this GNSS receiver includes at least two antennas, an estimation unit, and a determination unit.
  • the estimation unit obtains an angular spectrum of the strength of the GNSS signal with respect to the estimation of the arrival direction of the GNSS signal based on a difference in timing when the GNSS signal is received by a plurality of the antennas.
  • the determination unit is a direct GNSS signal based on a direct wave from a satellite based on the angular spectrum obtained by the estimation unit or a non-direct GNSS signal otherwise. Determine whether or not.
  • the angle spectrum with respect to the estimation of the direction of arrival of the GNSS signal it is possible to determine whether the received signal is a GNSS signal based on a direct wave from a satellite or not.
  • the GNSS receiver includes a satellite direction acquisition unit that acquires a direction of a satellite corresponding to the GNSS signal received by the antenna when viewed from the antenna based on satellite orbit information.
  • the determination unit is configured to determine whether the GNSS signal received by the antenna is the direct GNSS signal using the intensity value of the GNSS signal corresponding to the direction of the satellite viewed from the antenna based on the angular spectrum. It is determined whether the non-direct GNSS signal.
  • the angle spectrum when receiving a non-direct GNSS signal does not increase in signal strength in the direction of the satellite obtained based on the satellite orbit information. This property can be used to properly distinguish between direct GNSS signals and non-direct GNSS signals.
  • the GNSS receiver includes a satellite direction acquisition unit that acquires a direction of a satellite corresponding to the GNSS signal received by the antenna when viewed from the antenna based on satellite orbit information. Whether the GNSS signal received by the antenna is the direct GNSS signal by comparing the direction of the satellite viewed from the antenna with a direction corresponding to a peak of the angular spectrum. It is determined whether the non-direct GNSS signal.
  • the direction corresponding to the peak of the angle spectrum when receiving a non-direct GNSS signal is almost different from the direction of the satellite obtained based on the satellite orbit information. This property can be used to properly distinguish between direct GNSS signals and non-direct GNSS signals.
  • the determination unit preferably determines that the GNSS signal received by the antenna is the indirect GNSS signal when the angular spectrum has a plurality of peaks.
  • the angular spectrum when a GNSS signal is directly received shows a distribution with a certain direction as a single peak. This property can be used to properly distinguish between direct GNSS signals and non-direct GNSS signals.
  • the determination unit has similar arrival directions of the GNSS signals estimated by the estimation unit even though a plurality of GNSS signals received by the antenna indicate different source satellites. In this case, it is preferable to determine that the GNSS signal is the non-direct GNSS signal.
  • the case where “arrival directions of GNSS signals are similar to each other” includes a case where angles of arrival directions are similar and a case where angular spectra are similar.
  • Direct GNSS signals usually arrive at different angles for each satellite.
  • spoofed signals often transmit GNSS signals by impersonating one or a few transmission sources installed by a malicious person as multiple satellites, even if each GNSS signal indicates a different satellite, The arrival angles tend to be similar to each other. This property can be used to properly distinguish between direct GNSS signals and non-direct GNSS signals (spoofing signals).
  • the GNSS receiver is preferably configured to be able to output the direction of arrival estimated by the estimation unit for the GNSS signal determined by the determination unit to be the indirect GNSS signal.
  • the non-direct GNSS signal preferably includes a multipath signal.
  • a spoofed signal is included as the indirect GNSS signal.
  • this GNSS receiving apparatus includes a plurality of antenna arrays including a plurality of the antennas.
  • the GNSS receiving apparatus estimates the direction of arrival of the GNSS signal viewed from each of the antenna arrays, Based on the position of the antenna array, the position of the transmission source of the spoofed signal is estimated.
  • the estimation unit can be configured to estimate the arrival direction of the GNSS signal from the difference in the timing of the PRN code included in the GNSS signal received by a plurality of antennas.
  • the arrival direction of the GNSS signal can be estimated by a simple process.
  • the estimation unit can also estimate the arrival direction of the GNSS signal from the phase difference of the carrier waves of the GNSS signal received by a plurality of antennas.
  • the arrival direction of the GNSS signal can be accurately estimated.
  • each of the antennas is fixedly provided so that its position does not vary with respect to the ground.
  • the arrival direction of the GNSS signal can be stably estimated.
  • the GNSS receiver preferably includes at least three antennas.
  • the arrival direction of the GNSS signal can be estimated well.
  • this GNSS receiver includes a plurality of receivers.
  • the plurality of antennas are connected to any one of the plurality of receivers.
  • a clock signal is supplied from a common clock source to the plurality of receivers.
  • the timing at which each antenna receives the GNSS signal can be expressed using a common clock. Accordingly, the arrival direction of the GNSS signal can be estimated by accurately and easily obtaining the difference in the reception timing of the GNSS signal.
  • the GNSS receiver preferably includes a non-direct GNSS signal removal unit that removes the non-direct GNSS signal from the received GNSS signal based on a determination result of the determination unit.
  • the GNSS receiver preferably includes a notification unit that notifies the reception of the indirect GNSS signal based on the determination result of the determination unit.
  • a GNSS receiver having the following configuration. That is, this GNSS receiver includes at least two antennas, an angle spectrum acquisition unit, and a display data generation unit.
  • the angular spectrum acquisition unit obtains an angular spectrum of the intensity of the GNSS signal based on a difference in timing when the GNSS signal is received by a plurality of the antennas.
  • the display data generation unit generates data for displaying the angular spectrum.
  • the user can specifically grasp the radio wave reception status of the GNSS signal.
  • the angle spectrum acquisition unit obtains an angle spectrum of the intensity of the GNSS signal as a two-dimensional angle spectrum related to the azimuth angle and the elevation angle.
  • the display data generation unit generates data for graphically displaying the angular spectrum in the celestial sphere.
  • the signal intensity in the displayed angular spectrum is preferably expressed by a color scale, color shading, or isointensity line.
  • the GNSS receiver includes a satellite direction acquisition unit that acquires, based on satellite orbit information, the direction of the satellite corresponding to the GNSS signal received by the antenna as viewed from the antenna.
  • the display data generation unit generates data for displaying a direction when the satellite is viewed from the antenna.
  • the user can understand the angular spectrum of the GNSS signal together with the direction of the satellite corresponding to the GNSS signal.
  • the following GNSS reception method is provided. That is, the GNSS signal is received by at least two antennas. The direction of the satellite corresponding to the GNSS signal received by the antenna as viewed from the antenna is acquired based on the satellite orbit information. The arrival direction of the GNSS signal is estimated based on the difference in timing when the GNSS signal is received by the plurality of antennas. Whether the direction of the satellite viewed from the antenna is compared with the estimated direction of arrival of the GNSS signal, and whether the GNSS signal received by the antenna is a direct GNSS signal based on a direct wave from the satellite Determine if it is a non-direct GNSS signal.
  • the following GNSS reception method is provided. That is, the GNSS signal is received by at least two antennas. Based on the timing difference at which the GNSS signals are received by the plurality of antennas, an angle spectrum of the strength of the GNSS signals is obtained. Based on the angular spectrum, it is determined whether the GNSS signal received by the antenna is a direct GNSS signal based on a direct wave from a satellite or a non-direct GNSS signal.
  • the following GNSS receiving method is provided. That is, the GNSS signal is received by at least two antennas. Based on the timing difference at which the GNSS signals are received by the plurality of antennas, an angle spectrum of the strength of the GNSS signals is obtained. Data for displaying the angular spectrum is generated.
  • the block diagram which shows the electric constitution of the GNSS receiver which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a GNSS receiver 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the antennas 11.
  • the GNSS receiver 1 shown in FIG. 1 outputs a 1PPS signal accurately synchronized with the GNSS time as a timing pulse based on the received GNSS signal, and can be used, for example, in a communication base station or a broadcasting station. it can.
  • the GNSS receiving apparatus 1 determines whether the received GNSS signal is a direct GNSS signal or a non-direct GNSS signal, and performs positioning calculation by excluding the non-direct GNSS signal, thereby achieving a highly accurate timing.
  • a pulse signal can be output.
  • the direct GNSS signal means a GNSS signal that directly receives a radio wave transmitted from a GNSS satellite.
  • the non-direct GNSS signal means a GNSS signal other than the direct GNSS signal.
  • a GNSS signal (hereinafter referred to as a multipath signal) received after a radio wave transmitted from a GNSS satellite hits a wall surface of a building or the like and is reflected can be cited.
  • the non-direct GNSS signal includes a GNSS signal (hereinafter, referred to as an impersonation signal) received by a person from a transmission source other than the GNSS satellite for the purpose of spoofing.
  • the GNSS receiver 1 includes an antenna array.
  • the antenna array includes a plurality of antennas 11 capable of receiving GNSS signals.
  • the configuration of each antenna 11 is arbitrary, for example, a patch antenna is preferable because the cost can be reduced.
  • each antenna 11 is arranged at a predetermined interval. Since the antennas 11 are physically arranged at different positions, even when receiving the same GNSS signal, the reception timing at each antenna 11 is different except in special cases. In the present embodiment, each antenna 11 is fixedly installed so as not to move with respect to the ground.
  • the antenna array includes six antennas 11 as shown in FIG.
  • the antenna 11 is arranged so as to correspond to the face center positions of the six surfaces of the regular hexahedron.
  • the GNSS signal 111 When attention is paid to the antenna 11 on the upper surface of the regular hexahedron and the antenna 11 on the lower surface, when the first satellite 101 existing in the high elevation angle region as viewed from the antenna array transmits a GNSS signal, the GNSS signal 111 is The signals are received by the two antennas 11 with a time difference in order from the top to the bottom.
  • the multipath GNSS signal 112 in which the GNSS signal is reflected from a building or the like will be described later.
  • the GNSS signal 113 is received by the two antennas 11 with a time difference in order from the top to the bottom.
  • the difference in timing when the upper and lower antennas 11 receive the GNSS signal 113 is smaller than the GNSS signal 111 of the first satellite 101 with a high elevation angle.
  • each antenna 11 receives the GNSS signal.
  • the timing before and after and the time difference differ depending on the arrival direction (azimuth angle and elevation angle) of the GNSS signal viewed from the antenna array.
  • the GNSS receiver 1 uses a time difference of reception timings at a plurality of antennas 11 arranged at different positions to determine whether the received GNSS signal is a direct GNSS signal or a non-direct GNSS. It can be determined whether it is a signal. Further, the GNSS receiving apparatus 1 can generate a timing pulse signal based on the direct GNSS signal and output it to the outside after excluding the indirect GNSS signal.
  • the GNSS receiver 1 includes a signal processing unit 21, a determination processing unit 51, a filter unit (indirect GNSS signal removal unit) 61, a positioning calculation unit 71, and a timing pulse generation unit 81. .
  • the signal processing unit 21 performs signal processing on the received GNSS signal.
  • the signal processing unit 21 includes a clock pulse generation unit 31 and a receiver 41.
  • the clock pulse generator 31 outputs a clock signal having a predetermined frequency (clock frequency) to the receiver 41.
  • the clock pulse generator 31 functions as a clock source that supplies a clock signal to the receiver 41.
  • the clock pulse generator 31 includes an oscillator 32 and a synthesizer 33.
  • the oscillator 32 generates a signal having a predetermined frequency by oscillating a vibrator made of, for example, crystal.
  • the oscillator 32 outputs the generated signal to the synthesizer 33.
  • the synthesizer 33 generates a clock signal having a predetermined frequency (clock frequency) based on the signal output from the oscillator 32.
  • the synthesizer 33 outputs the generated clock signal to the receiver 41.
  • the receiver 41 performs signal processing.
  • one receiver 41 is arranged corresponding to each antenna 11.
  • Each receiver 41 is connected to a corresponding antenna 11. Therefore, the GNSS signal received by each antenna 11 is individually processed by each receiver 41.
  • Each receiver 41 includes a signal input unit 42, an RF / IF down-converter unit 43, and a baseband processing unit (satellite direction acquisition unit) 44.
  • the GNSS signal received by the antenna 11 is input to the signal input unit 42.
  • the signal input unit 42 may be a connector, for example.
  • a signal line for electrically connecting the antenna 11 and the receiver 41 is connected to this connector.
  • the RF / IF down converter unit 43 converts the GNSS signal acquired by the signal input unit 42 into signal data that can be processed by a baseband processing unit 44 described later.
  • the RF / IF down converter unit 43 includes a VCO (voltage controlled oscillator) and a mixer (mixer).
  • the RF / IF down-converter unit 43 mixes the GNSS signal acquired by the signal input unit 42 and the output from the VCO controlled so as to match the phase of the clock frequency with a mixer. Thereby, the RF / IF down-converter unit 43 can convert the frequency of the GNSS signal to an intermediate frequency that is a frequency-division ratio times the clock frequency.
  • the RF / IF down converter unit 43 includes an amplifier and an A / D converter.
  • the amplifier amplifies the GNSS signal converted to the intermediate frequency.
  • the A / D converter converts the amplified GNSS signal into digital data.
  • the RF / IF down converter unit 43 outputs data related to the GNSS signal to the baseband processing unit 44.
  • the baseband processing unit 44 is configured as a known computer and includes a CPU, a ROM, a correlator, and the like.
  • the ROM stores a program for processing the GNSS signal, and the baseband processing unit 44 operates based on the program.
  • Data relating to the GNSS signal output from the RF / IF down converter unit 43 and the clock signal from the synthesizer 33 are input to the correlator of the baseband processing unit 44.
  • the correlator obtains the correlation between a plurality of types of PRN codes (pseudo noise codes) and the GNSS signal while gradually shifting the timing of the PRN codes.
  • the baseband processing unit 44 specifies the PRN code number in which the GNSS signal is modulated, and specifies the reception timing of the PRN code.
  • the GNSS system is constructed by a number of GNSS satellites, but the PRN code is unique to each GNSS satellite. Therefore, specifying the PRN code number is synonymous with specifying the GNSS satellite corresponding to the received GNSS signal.
  • the reception timing of the GNSS signal can be obtained by specifying the reception timing of the PRN code.
  • the clock signal input from the clock pulse generator 31 to the correlator is used as a reference.
  • the baseband processing unit 44 performs arithmetic processing by the CPU on the data input to the correlator. Thereby, the GNSS signal modulated based on the PRN code can be demodulated.
  • the baseband processing unit 44 calculates satellite position information using a navigation message included in the demodulated data.
  • the satellite position information can be obtained using a known calculation formula based on the orbit information (satellite orbit information) of each GNSS satellite included in the navigation message and the GNSS time. Further, the GNSS time can be obtained by performing positioning calculation by a normal method.
  • the baseband processing unit 44 views the GNSS satellite corresponding to the received GNSS signal from the antenna array. (Specifically, azimuth and elevation) information is calculated. Specifically, with reference to the example illustrated in FIG. 2, the baseband processing unit 44 has a direction in which, for example, the first satellite 101 has an azimuth angle of 212 ° and an elevation angle of 88 ° when viewed from the antenna array. Can be calculated.
  • the baseband processing unit 44 sends the data regarding the azimuth and elevation angles of the satellites 101 and 102 viewed from the antenna array and the data acquired regarding the reception timing of the GNSS signal to the estimation unit 52 and the determination unit 53 of the determination processing unit 51. Output. In addition, the baseband processing unit 44 outputs the acquired GNSS signal to the filter unit 61.
  • the determination processing unit 51 determines whether the received GNSS signal is a direct GNSS signal or a non-direct GNSS signal based on the data input from the receiver 41.
  • the determination processing unit 51 includes an estimation unit 52 and a determination unit 53.
  • the estimation unit 52 estimates the arrival direction of the received GNSS signal based on the reception timing of the PRN code acquired by the receiver 41 corresponding to the six antennas 11 and the positional relationship of the six antennas 11.
  • the six antennas 11 are arranged in three pairs so that each of them forms a pair across the center of a regular hexahedron. As described above, when two paired antennas 11 receive the same GNSS signal, a time difference in reception timing occurs, and the time difference differs depending on the arrival direction of the GNSS signal.
  • the direction in which the three pairs of antennas 11 are arranged (the direction of the imaginary straight line connecting the paired antennas 11) is different from each other (in the example of FIG. 2, they are orthogonal to each other). Therefore, the direction of arrival of the GNSS signal can be specified three-dimensionally by obtaining the angle ⁇ for each of the remaining two pairs of antennas 11.
  • the estimation unit 52 estimates that the GNSS signal 111 has arrived from a direction having an azimuth angle of 206 ° and an elevation angle of 85 °.
  • the GNSS signal 112 is estimated to have come from a direction in which the azimuth angle is 147 ° and the elevation angle is 11 °.
  • the GNSS signal 113 is estimated to have come from a direction in which the azimuth angle is 296 ° and the elevation angle is 17 °.
  • the estimation unit 52 outputs data related to the estimated arrival direction of the GNSS signal to the determination unit 53.
  • the determination unit 53 obtains the azimuth and elevation angles indicating the arrival direction of the GNSS signal estimated by the estimation unit 52 and the baseband processing unit 44 from the navigation message for the satellite corresponding to the GNSS signal. The azimuth angle and the elevation angle are compared to determine whether or not they match.
  • the determination unit 53 can determine whether the received GNSS signal is a direct GNSS signal based on a direct wave from a satellite or a non-direct GNSS signal.
  • the determination unit 53 compares the azimuth angle and elevation angle indicating the arrival direction of the GNSS signal acquired from the estimation unit 52 with the azimuth angle and elevation angle based on the satellite position acquired from the navigation message. When both the difference in azimuth and the difference in elevation are within the predetermined range, the determination unit 53 determines that the received GNSS signal is a direct GNSS signal. When at least one of the difference in azimuth and the difference in elevation is out of the predetermined range, the determination unit 53 determines that the received GNSS signal is a non-direct GNSS signal.
  • the determination unit 53 can determine that the GNSS signal 111 is a direct GNSS signal and the GNSS signal 112 is a non-direct GNSS signal by comparing directions.
  • the determination unit 53 can determine that the GNSS signal received from such a transmitting device is a non-direct GNSS signal by comparing directions in the same manner as described above.
  • the determination processing unit 51 outputs the determination result of the determination unit 53 to the filter unit 61.
  • the filter unit 61 receives a GNSS signal from the baseband processing unit 44 of one receiver 41 and a determination result from the determination unit 53 of the determination processing unit 51.
  • the filter unit 61 selectively removes the signal determined as a non-direct GNSS signal by the determination unit 53 from the GNSS signal input from the receiver 41.
  • the GNSS signal after the filtering process is only the direct GNSS signal.
  • the filter unit 61 outputs the filtered GNSS signal to the positioning calculation unit 71.
  • the positioning calculation unit 71 performs a known positioning calculation based on the GNSS signal input from the filter unit 61. As a result, the GNSS time is obtained. The positioning calculation unit 71 outputs the obtained GNSS time to the timing pulse generation unit 81.
  • the timing pulse generator 81 generates a pulse signal (1 PPS signal) once per second synchronized with the GNSS time based on the GNSS time input from the positioning calculator 71.
  • the timing pulse signal generated by the timing pulse generator 81 is output from the GNSS receiver 1 and input to an external device (for example, a known reference frequency generator).
  • the GNSS receiver 1 determines whether the received GNSS signal is a direct GNSS signal or a non-direct GNSS signal, performs a positioning calculation in a form that excludes a non-direct GNSS signal that degrades positioning accuracy, and outputs a timing pulse. Is generated. Therefore, it is possible to avoid the influence of multipath and spoofing signals and to output an accurate timing pulse stably.
  • the reception timing of the GNSS signal is specified by the plurality of receivers 41, and a common clock signal is supplied to the plurality of receivers 41 from a single clock pulse generator 31. Therefore, since the plurality of receivers 41 can represent the reception timing with a common reference, the estimation unit 52 can accurately and easily obtain the time difference of the reception timing.
  • the GNSS receiver 1 is not limited to the use for generating timing pulses. For example, it can be suitably used in various applications other than navigation applications that use positioning results output by the GNSS receiver 1.
  • the number and arrangement of the antennas 11 constituting the antenna array can be variously changed.
  • the antenna 11 may be further arranged at the body center position of a regular hexahedron.
  • an appropriate number of antennas can be arranged side by side so as to form a polygon in a horizontal plane.
  • the antenna array described with reference to FIG. 2 also satisfies this condition.
  • the simplest antenna array that satisfies this condition a configuration in which three antennas 11 are arranged so as to form a triangle is conceivable.
  • the antenna array may be composed of two antennas 11.
  • the arrival direction is a conical surface having the position of the antenna array (antenna 11) as a vertex and an imaginary straight line connecting the two antennas 11 as axes.
  • It should be the bus of The angle formed by the generatrix of the conical surface and the virtual straight line (axis) is equal to the angle obtained by subtracting the above angle ⁇ from 90 °.
  • the estimation unit 52 may estimate the arrival direction of the GNSS signal so as to narrow it down to a certain range.
  • the determination unit 53 is configured to determine that the GNSS signal is a non-direct GNSS signal when the direction of the GNSS satellite corresponding to the GNSS signal viewed from the antenna array is more than a predetermined distance from the conical surface. Can do.
  • It may be configured to determine whether the signal is a direct GNSS signal or a non-direct GNSS signal based on the order of reception by the antennas 11 without evaluating the time difference of the reception timings by the plurality of antennas 11. For example, when the antenna 11 on the south side receives the GNSS signal earlier than the antenna on the north side using the antenna array having the configuration shown in FIG. 2, the estimation unit 52 estimates that the arrival direction of the GNSS signal is generally south. If the direction of the GNSS satellite corresponding to the GNSS signal viewed from the antenna array is north, contrary to the estimation result of the estimation unit 52, the determination unit 53 determines that the GNSS signal is a non-direct GNSS signal.
  • the 1 estimates the direction of arrival of the GNSS signal using the reception time difference of the PRN code when the two antennas 11 receive the GNSS signal.
  • the arrival direction of the GNSS signal can be estimated using the carrier phase difference of the GNSS signal instead of the time difference of the PRN code. In this case, it is possible to accurately estimate the arrival direction of the GNSS signal. Since the phase represents time as an angle, the carrier phase difference is a kind of difference in the reception timing of the GNSS signal.
  • the GNSS receiver 1 of the present embodiment includes at least two antennas 11, a baseband processing unit 44, an estimation unit 52, and a determination unit 53.
  • the baseband processing unit 44 acquires the direction of the satellites 101 and 102 corresponding to the GNSS signal received by the antenna 11 when viewed from the antenna 11 based on the satellite orbit information.
  • the estimation unit 52 estimates the arrival directions of the GNSS signals 111, 112, and 113 based on the timing difference ⁇ t when the GNSS signals are received by the plurality of antennas 11.
  • the determination unit 53 compares the direction in which the satellites 101 and 102 are viewed from the antenna with the arrival direction estimated by the estimation unit 52, so that the GNSS signals 111, 112, and 113 received by the antenna 11 are It is determined whether the signal is a direct GNSS signal based on a direct wave from 102 or a non-direct GNSS signal that is not.
  • the received GNSS signal is a direct GNSS signal based on a simple method of comparing the estimated arrival directions of the GNSS signals 111, 112, and 113 with the directions of the satellites 101 and 102 viewed from the antenna 11. Or indirect GNSS signal.
  • the estimation unit 52 may be configured to obtain an angle spectrum of the strength of the GNSS signal based on the difference ⁇ t in the reception timing of the GNSS signal at the plurality of antennas 11.
  • the angle spectrum can be calculated using a known method such as a minimum norm method, a linear prediction method, or a MUSIC method.
  • the angle spectrum may be obtained based on the difference in timing of the PRN code included in the GNSS signal, or may be obtained from the phase difference of the carrier wave of the GNSS signal. However, it is preferable to use the phase difference of the carrier wave because a highly accurate angle spectrum can be obtained.
  • obtaining the angular spectrum of the strength of the GNSS signal is substantially the same as obtaining the correctness distribution when it is estimated that a certain direction is the arrival direction of the GNSS signal.
  • the angle spectrum may be a spectrum related to either one of the azimuth angle and the elevation angle (one-dimensional spectrum), but is preferably a two-dimensional spectrum related to both.
  • FIGS. 3A and 3B show examples of angle spectra.
  • FIG. 3 shows a state in which a two-dimensional angular spectrum is arranged on the inner surface of a virtual sphere (celestial sphere) centered on the antenna array, and the celestial sphere is looked up from the point of the antenna array.
  • the angle from the center of the circle corresponds to the azimuth angle of the arrival direction of the GNSS signal.
  • the signal intensity is expressed by hatching intervals in the angle spectrum of FIG. A hatched region with a narrow interval indicates that the signal strength is high, a hatched region with a wide interval indicates that the signal strength is low, and a region without hatching indicates that the signal strength is substantially zero.
  • the determination unit 53 can determine the direct GNSS signal and the non-direct GNSS signal as follows, for example. A plurality of the four determination methods exemplified below may be combined. Further, the determination method may be switched according to the accuracy required for positioning calculation or the like.
  • the signal intensity corresponding to the satellite direction calculated by the baseband processing unit 44 is obtained, and if this signal intensity is equal to or greater than a predetermined intensity, the determination unit 53 is a direct GNSS signal. Otherwise, it is determined to be a non-direct GNSS signal.
  • the direction of the satellite calculated by the baseband processing unit 44 is indicated by a cross.
  • the signal intensity at the position corresponding to the x mark is large, and in the case of FIG. 3B, the signal intensity at the position corresponding to the x mark is zero. Therefore, the determination unit 53 determines that the GNSS signal in FIG. 3A is a direct GNSS signal, and determines that the GNSS signal in FIG. 3B is a non-direct GNSS signal.
  • the direction corresponding to the peak of the signal intensity in the angle spectrum is obtained, and this direction is compared with the direction of the satellite calculated by the baseband processing unit 44. If the difference in direction is within a predetermined range, the determination is made.
  • the unit 53 determines that it is a direct GNSS signal, and otherwise determines that it is a non-direct GNSS signal.
  • the determination unit 53 determines that the GNSS signal in FIG. 3B is a non-direct GNSS signal.
  • the determination unit 53 determines that the signal is a non-direct GNSS signal.
  • the determination unit 53 determines that the GNSS signal in FIG. 3B is a non-direct GNSS signal.
  • the angle spectrums of GNSS signals indicating a plurality of satellites are compared. It is determined that the signal is a direct GNSS signal. That is, when a malicious person misleads the current position of a mobile body and sends a spoofed signal to guide it to a specific location, it is necessary to impersonate different satellites and transmit the GNSS signal to the mobile body. is there. On the other hand, since the equipment for transmitting the spoofed signal is mostly one or a small number, the spoofed signal is transmitted from a few places.
  • the spoofing signal is a GNSS signal indicating a plurality of different satellites
  • the angular spectra tend to be similar to each other.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for acquiring the position of the transmission device 105 that is a transmission source of the spoofing signal by using a plurality of antenna arrays.
  • the estimation of the direction of arrival of the spoofed signal can be realized, for example, by obtaining the direction corresponding to the peak of the angular spectrum calculated in each antenna array.
  • the transmission device 105 exists at a place where a straight line obtained by extending the direction of arrival of the spoofed signal in the opposite direction intersects.
  • the estimation unit 52 determines the strength of the GNSS signal with respect to the estimation of the arrival direction of the GNSS signal based on the timing difference when the GNSS signal is received by the plurality of antennas 11. It can be configured to determine the angular spectrum.
  • the determination unit 53 determines whether the GNSS signal received by the antenna 11 is a direct GNSS signal or a non-direct GNSS signal based on the angle spectrum obtained by the estimation unit 52.
  • the received GNSS signal is a GNSS signal based on a direct wave from a satellite or a GNSS signal that is not a GNSS signal by obtaining the distribution of the probability of estimation of the arrival direction of the GNSS signal as an angular spectrum. Can be determined.
  • the angle spectrum is not limited to the use of estimating the direction of arrival of the GNSS received signal, but may be calculated, for example, simply for the purpose of signal monitoring.
  • the determination processing unit 51, the filter unit 61, the positioning calculation unit 71, and the timing pulse generation unit 81 in the above-described embodiment are omitted.
  • the GNSS receiver 1x in FIG. 5 includes an angle spectrum acquisition unit 91 and a display data generation unit 92.
  • the angle spectrum acquisition unit 91 calculates the angle spectrum of the strength of the GNSS signal for each satellite number (in other words, the PRN code number). Calculate and get every).
  • the operation of the angle spectrum acquisition unit 91 is exactly the same as the case where the estimation unit 52 of FIG.
  • the display data generation unit 92 generates display data for displaying the angle spectrum obtained by the angle spectrum acquisition unit 91 on the display device 3 connected to the GNSS receiver 1x.
  • the display device 3 is configured as a liquid crystal display, for example, and can display various information.
  • the display device 3 displays the same contents as those shown in FIGS. 3A and 3B, for example.
  • the user can intuitively understand the reception status of the GNSS signal.
  • the display data generated by the display data generation unit 92 is a display for displaying the satellite direction calculated by the baseband processing unit 44 like a sky plot, as indicated by a cross in FIG. Preferably it contains data. Thereby, the user can understand the angle spectrum together with the direction of the satellite corresponding to the GNSS signal.
  • the display device 3 can display an angular spectrum focusing on one satellite number (in other words, one PRN code). However, it is also possible to display a list of a large number of angle spectra arranged for each satellite number on the display device 3.
  • the expression of the angle spectrum is not limited to the expression in the circular area using the celestial sphere as shown in FIG. 3A.
  • the distribution of the signal intensity in the angular spectrum displayed on the display device 3 may be expressed by a color scale such as thermography, may be expressed by color shading, or is displayed by isointensity lines. May be.
  • the antennas 11 constituting the antenna array may not be fixedly installed on the ground.
  • the antenna array can be provided on a moving body such as an automobile and a ship.
  • Satellite orbit information does not have to be acquired from the GNSS signal transmitted from the satellite.
  • the GNSS receivers 1 and 1x may be configured to be connectable to the Internet, and the receiver 41 may acquire satellite orbit information from GNSS assist data distributed through the Internet.
  • the baseband processing unit 44 When the baseband processing unit 44 obtains the azimuth angle and elevation angle when the satellite is viewed from the antenna array, information on the position of the antenna array (position of the antenna 11) is necessary. When the antenna array is fixedly provided with respect to the ground, the position of the antenna array can be obtained in advance. Therefore, the baseband processing unit 44 can also use the position set in advance by the user without obtaining the position of the antenna array by positioning calculation.
  • a receiver 41 to which two or more antennas 11 can be connected may be used.
  • the GNSS receiver 1 can be configured to include, for example, six antennas 11 and three receivers 41. Even in this case, the three receivers 41 are preferably supplied with a clock signal from the common clock pulse generator 31. All the antennas 11 constituting the array antenna may be connected to one receiver 41.
  • the GNSS receiver 1 may include a notification unit that notifies reception of a non-direct GNSS signal instead of or in addition to the filter unit 61. In this case, it is possible to notify the user that a non-direct GNSS signal has been received and call attention.
  • the configuration of the notification unit is not particularly limited. An alerting
  • the determination unit 53 may determine that the GNSS signal is an indirect GNSS signal (spoofing signal).
  • the GNSS receiver 1 may output the arrival direction of the GNSS signal estimated by the estimation unit 52 to an appropriate display device. In this case, it is possible to obtain useful information relating to how multipath occurs and from which direction the spoofed signal is transmitted.
  • the GNSS receiver 1 of FIG. 1 may include the display data generation unit 92 of FIG. 3 and have a function of displaying an angle spectrum on the display device 3.
  • GNSS receivers 1 and 1x may include the display device 3 integrally.
  • 1,1x GNSS receiver 11 Antenna 31 Clock pulse generator (clock source) 41 Receiver 44 Baseband processing unit (satellite direction acquisition unit) 52 Estimation Unit 53 Determination Unit 61 Filter Unit (Indirect GNSS Signal Removal Unit) 91 Angle spectrum acquisition unit 92 Display data generation unit 101, 102 Satellite 111, 112, 113 GNSS signal
  • All processes described herein may be embodied and fully automated by software code modules executed by a computing system including one or more computers or processors.
  • the code module may be stored on any type of non-transitory computer readable media or other computer storage device. Some or all of the methods may be implemented with dedicated computer hardware.
  • the various exemplary logic blocks and modules described in connection with the embodiments disclosed herein can be implemented or executed by machines such as processors.
  • the processor may be a microprocessor, but in the alternative, the processor may be a controller, microcontroller, or state machine, or a combination thereof.
  • the processor can include an electrical circuit configured to process computer-executable instructions.
  • the processor includes an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), or other programmable device that performs logical operations without processing computer-executable instructions.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • a processor is also a combination of computing devices, such as a combination of a digital signal processor (digital signal processor) and a microprocessor, multiple microprocessors, one or more microprocessors in combination with a DSP core, or any other It can be implemented as such a configuration. Although described herein primarily with respect to digital technology, a processor may also include primarily analog elements. For example, some or all of the signal processing algorithms described herein can be implemented with analog circuitry or mixed analog and digital circuitry.
  • a computing environment includes any type of computer system including, but not limited to, a microprocessor, mainframe computer, digital signal processor, portable computing device, device controller, or computer system based on a computing engine within the apparatus. be able to.
  • conditional languages such as “done” “done” “would” or “possibly” may mean that certain embodiments include particular features, elements and / or steps, It is understood in a context within the commonly used context to convey that an embodiment is not included. Thus, such a conditional language is generally any feature in which features, elements and / or steps are required for one or more embodiments, or one or more embodiments can be characterized by these features. It does not mean that the elements and / or steps necessarily include logic to determine whether they are included in or implemented in any particular embodiment.
  • a disjunctive language such as the phrase “at least one of X, Y, Z” means that the item, term, etc. is any of X, Y, Z, or any combination thereof, unless otherwise specified. Is understood in the context commonly used to show that it can be (eg, X, Y, Z). Thus, such disjunctive languages generally require at least one of X, at least one of Y, or at least one of Z, each with a particular embodiment. Does not mean.
  • a numeral such as “one” should generally be interpreted as including one or more described items.
  • phrases such as “a device configured to” are intended to include one or more listed devices. Such one or more listed devices can also be collectively configured to perform the recited citations.
  • a processor configured to execute A, B and C below is a first processor configured to execute A and a second processor configured to execute B and C. Processor.
  • an enumeration of a specific number of examples introduced is explicitly listed, those skilled in the art will typically recognize that such an enumeration is at least the number listed (e.g., other modifiers).
  • the simple enumeration of “two enumerations” without “” is usually to be understood as meaning at least two enumerations, or two or more enumerations).
  • the term “horizontal” as used herein, regardless of its direction, is a plane parallel to the plane or surface of the floor or description of the area in which the system being described is used. Is defined as the plane in which the method is performed.
  • the term “floor” can be replaced with the terms “ground” or “water surface”.
  • the term “vertical / vertical” refers to a direction perpendicular / vertical to a defined horizontal line. Terms such as “upper”, “lower”, “lower”, “upper”, “side”, “higher”, “lower”, “upward”, “beyond”, and “below” are defined relative to the horizontal plane. ing.
  • connection includes a direct connection and / or a connection having an intermediate structure between the two described components.

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Abstract

【課題】アンテナで受信したＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づくものか、そうでないかについて簡単に判定することができるＧＮＳＳ受信装置を提供する。 【解決手段】ＧＮＳＳ受信装置は、少なくとも２つのアンテナと、衛星方向取得部と、推定部と、判定部と、を備える。衛星方向取得部は、アンテナが受信したＧＮＳＳ信号に対応する衛星をアンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する。推定部は、複数のアンテナでＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定する。判定部は、衛星をアンテナから見た方向と、推定部が推定した到来方向と、を比較することにより、アンテナで受信したＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する。

Description

ＧＮＳＳ受信装置及びＧＮＳＳ受信方法
　本発明は、ＧＮＳＳ受信装置及びＧＮＳＳ受信方法に関する。
　従来から、マルチパスに関する電波の入射を抑制した衛星電波受信用アンテナが知られている。例えば、特許文献１には、低仰角の反射送信電波を入射させない衛星電波受信用アンテナが開示されている。
実開平７－２５６０９号公報
　しかし、上記特許文献１の構成は、マルチパス等の信号の受信を完全に回避できるものではない。また、特許文献１の構成は、アンテナで受信した信号が、衛星からの直接波に基づく信号であるか、そうでないマルチパス等に関する信号であるかについて判定することができない。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、アンテナで受信したＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づくものか、そうでないかについて簡単に判定することができるＧＮＳＳ受信装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び効果
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本発明の第１の観点によれば、以下の構成のＧＮＳＳ受信装置が提供される。即ち、このＧＮＳＳ受信装置は、少なくとも２つのアンテナと、衛星方向取得部と、推定部と、判定部と、を備える。前記衛星方向取得部は、前記アンテナが受信したＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する。前記推定部は、複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定する。前記判定部は、前記衛星を前記アンテナから見た方向と、前記推定部が推定した前記到来方向と、を比較することにより、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する。
　これにより、衛星をアンテナから見た方向と、推定したＧＮＳＳ信号の到来方向と、を比較する簡単な方法により、受信した信号が、衛星からの直接波に基づくＧＮＳＳ信号であるか、そうでないＧＮＳＳ信号であるかについて判定することができる。
　本発明の第２の観点によれば、以下の構成のＧＮＳＳ受信装置が提供される。即ち、このＧＮＳＳ受信装置は、少なくとも２つのアンテナと、推定部と、判定部と、を備える。前記推定部は、複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向の推定に関して、当該ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求める。前記判定部は、前記推定部が求めた前記角度スペクトラムに基づいて、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する。
　これにより、ＧＮＳＳ信号の到来方向の推定に関して角度スペクトラムを求めることにより、受信した信号が、衛星からの直接波に基づくＧＮＳＳ信号であるか、そうでないＧＮＳＳ信号であるかについて判定することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このＧＮＳＳ受信装置は、前記アンテナが受信した前記ＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する衛星方向取得部を備える。前記判定部は、前記角度スペクトラムに基づく、前記衛星を前記アンテナから見た方向に対応する前記ＧＮＳＳ信号の強度の値を用いて、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が前記直接ＧＮＳＳ信号であるか前記非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する。
　非直接ＧＮＳＳ信号を受信した場合の角度スペクトラムは、衛星軌道情報に基づいて得られた衛星の方向で信号強度が大きくならないことが殆どである。この性質を用いて、直接ＧＮＳＳ信号と非直接ＧＮＳＳ信号とを適切に区別することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このＧＮＳＳ受信装置は、前記アンテナが受信した前記ＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する衛星方向取得部を備える。前記判定部は、前記衛星を前記アンテナから見た方向と、前記角度スペクトラムのピークに相当する方向と、を比較することにより、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、前記直接ＧＮＳＳ信号であるか前記非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する。
　非直接ＧＮＳＳ信号を受信した場合の角度スペクトラムのピークに相当する方向は、衛星軌道情報に基づいて得られた衛星の方向と乖離することが殆どである。この性質を用いて、直接ＧＮＳＳ信号と非直接ＧＮＳＳ信号とを適切に区別することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、前記判定部は、前記角度スペクトラムが複数のピークを有する場合に、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が前記非直接ＧＮＳＳ信号であると判定することが好ましい。
　通常、直接ＧＮＳＳ信号を受信した場合の角度スペクトラムは、ある方向を単一のピークとする分布を示す。この性質を用いて、直接ＧＮＳＳ信号と非直接ＧＮＳＳ信号とを適切に区別することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、前記判定部は、前記アンテナで受信した複数のＧＮＳＳ信号が互いに異なる送信元衛星を示すにもかかわらず、前記推定部が推定した前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が互いに類似する場合に、当該ＧＮＳＳ信号が前記非直接ＧＮＳＳ信号であると判定することが好ましい。なお、「ＧＮＳＳ信号の到来方向が互いに類似する」場合には、到来方向の角度が類似する場合と、角度スペクトラム同士が類似する場合と、が含まれる。
　直接ＧＮＳＳ信号は、通常、衛星ごとに異なる角度で到来する。一方、なりすまし信号は、悪意のある者が設置した１つ又は少数の送信源が複数の衛星になりすましてＧＮＳＳ信号を送信することが多いため、それぞれのＧＮＳＳ信号が異なる衛星を示していても、その到来角度が互いに類似する傾向がある。この性質を用いて、直接ＧＮＳＳ信号と非直接ＧＮＳＳ信号（なりすまし信号）とを適切に区別することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、前記非直接ＧＮＳＳ信号であると前記判定部が判定したＧＮＳＳ信号について前記推定部が推定した到来方向を出力可能に構成されていることが好ましい。
　これにより、例えば、マルチパスの状況、なりすまし信号の送信源の位置等に関する有用な情報を得ることができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、前記非直接ＧＮＳＳ信号にマルチパス信号が含まれることが好ましい。
　これにより、マルチパスに対処することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、前記非直接ＧＮＳＳ信号になりすまし信号が含まれることが好ましい。
　これにより、ＧＮＳＳスプーフィングに対処することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このＧＮＳＳ受信装置は、複数の前記アンテナから構成されるアンテナアレイを複数備える。前記ＧＮＳＳ受信装置は、前記非直接ＧＮＳＳ信号であると判定されたＧＮＳＳ信号がある場合に、それぞれの前記アンテナアレイから見た当該ＧＮＳＳ信号の到来方向について前記推定部が推定した結果と、それぞれの前記アンテナアレイの位置と、に基づいて、前記なりすまし信号の送信源の位置を推定する。
　これにより、なりすまし信号の送信源がどこにあるかを知ることができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、前記推定部は、複数のアンテナで受信したＧＮＳＳ信号に含まれるＰＲＮコードのタイミングの差から、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定するように構成することができる。
　この場合、ＧＮＳＳ信号の到来方向を簡単な処理で推定することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、前記推定部は、複数のアンテナで受信したＧＮＳＳ信号の搬送波の位相差から、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定することもできる。
　この場合、ＧＮＳＳ信号の到来方向を精密に推定することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、それぞれの前記アンテナは、地面に対して位置が変動しないように固定的に設けられていることが好ましい。
　これにより、複数のアンテナの位置関係が変化しないので、ＧＮＳＳ信号の到来方向を安定して推定することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、少なくとも３つの前記アンテナを備えることが好ましい。
　これにより、ＧＮＳＳ信号の到来方向を良好に推定することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このＧＮＳＳ受信装置は、複数の受信機を備える。複数の前記アンテナは、複数の前記受信機のうち何れかに接続される。複数の前記受信機に対して、共通のクロック源からクロック信号が供給される。
　これにより、受信機が異なっても、それぞれのアンテナがＧＮＳＳ信号を受信したタイミングを、共通のクロックを利用して表すことができる。従って、ＧＮＳＳ信号の受信タイミングの差を正確かつ容易に求めて、ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、前記判定部の判定結果に基づいて、前記受信したＧＮＳＳ信号から前記非直接ＧＮＳＳ信号を除去する非直接ＧＮＳＳ信号除去部を備えることが好ましい。
　これにより、精度を低下させる非直接ＧＮＳＳ信号を除去することにより、装置の正確な動作を実現することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、前記非直接ＧＮＳＳ信号の受信を前記判定部の判定結果に基づいて報知する報知部を備えることが好ましい。
　これにより、非直接ＧＮＳＳ信号を受信したことをユーザに知らせ、注意を喚起することができる。
　本発明の第３の観点によれば、以下の構成のＧＮＳＳ受信装置が提供される。即ち、このＧＮＳＳ受信装置は、少なくとも２つのアンテナと、角度スペクトラム取得部と、表示データ生成部と、を備える。前記角度スペクトラム取得部は、複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求める。前記表示データ生成部は、前記角度スペクトラムを表示するためのデータを生成する。
　これにより、ユーザがＧＮＳＳ信号の電波受信状況を具体的に把握することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記角度スペクトラム取得部は、前記ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを、方位角及び仰角に関する２次元の角度スペクトラムとして求める。前記表示データ生成部は、天球における前記角度スペクトラムをグラフィカルに表示するためのデータを生成する。
　これにより、角度スペクトラムを視覚的に理解し易く表示することができる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、表示される前記角度スペクトラムにおける信号強度は、カラースケール、色の濃淡又は等強度線によって表現されることが好ましい。
　これにより、見易い角度スペクトラムの表示が可能になる。
　前記のＧＮＳＳ受信装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このＧＮＳＳ受信装置は、前記アンテナが受信したＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する衛星方向取得部を備える。前記表示データ生成部は、前記衛星を前記アンテナから見た方向を表示するためのデータを生成する。
　これにより、ユーザは、ＧＮＳＳ信号の角度スペクトラムを、当該ＧＮＳＳ信号に対応する衛星の方向とともに理解することができる。
　本発明の第４の観点によれば、以下のＧＮＳＳ受信方法が提供される。即ち、少なくとも２つのアンテナでＧＮＳＳ信号を受信する。前記アンテナが受信した前記ＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する。複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定する。前記衛星を前記アンテナから見た方向と、推定された前記ＧＮＳＳ信号の到来方向と、を比較して、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する。
　本発明の第５の観点によれば、以下のＧＮＳＳ受信方法が提供される。即ち、少なくとも２つのアンテナでＧＮＳＳ信号を受信する。複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求める。前記角度スペクトラムに基づいて、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する。
　本発明の第６の観点によれば、以下のＧＮＳＳ受信方法が提供される。即ち、少なくとも２つのアンテナでＧＮＳＳ信号を受信する。複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求める。前記角度スペクトラムを表示するためのデータを生成する。
本発明の実施形態に係るＧＮＳＳ受信装置の電気的構成を示すブロック図。 アンテナの配置の一例を示す図。 ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムの例を示す図。 なりすまし信号の送信装置の位置を、複数のアンテナアレイを用いて取得する概念図。 別の実施形態のＧＮＳＳ受信装置の電気的構成を示すブロック図。
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＧＮＳＳ受信装置１の電気的構成を示すブロック図である。図２は、アンテナ１１の配置の一例を示す図である。
　図１に示すＧＮＳＳ受信装置１は、受信したＧＮＳＳ信号に基づいて、ＧＮＳＳ時刻に正確に同期した１ＰＰＳ信号をタイミングパルスとして出力するものであり、例えば通信基地局又は放送局等で使用することができる。このＧＮＳＳ受信装置１は、受信したＧＮＳＳ信号が、直接ＧＮＳＳ信号であるか、非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定し、非直接ＧＮＳＳ信号を除外して測位計算を行うことにより、高い精度のタイミングパルス信号を出力することができる。
　本明細書において、直接ＧＮＳＳ信号とは、ＧＮＳＳ衛星から送信された電波を直接受信したＧＮＳＳ信号を意味する。非直接ＧＮＳＳ信号とは、直接ＧＮＳＳ信号以外のＧＮＳＳ信号を意味する。非直接ＧＮＳＳ信号の例としては、ＧＮＳＳ衛星から送信された電波が建物等の壁面に当たって反射した後に受信したＧＮＳＳ信号（以下、マルチパス信号という）を挙げることができる。また、非直接ＧＮＳＳ信号には、スプーフィングを目的として何者かがＧＮＳＳ衛星以外の送信源から送信した電波を受信したＧＮＳＳ信号（以下、なりすまし信号という）が含まれる。
　ＧＮＳＳ受信装置１は、アンテナアレイを備える。アンテナアレイは、ＧＮＳＳ信号を受信可能な複数のアンテナ１１を備える。それぞれのアンテナ１１の構成は任意であるが、例えばパッチアンテナとすると、コストを低減できるために好ましい。
　このアンテナアレイにおいて、各アンテナ１１は、所定の間隔をあけて配置される。アンテナ１１は物理的に位置を異ならせて配置されているので、同一のＧＮＳＳ信号を受信する場合においても、各アンテナ１１での受信タイミングは、特別な場合を除いて異なる。本実施形態において、それぞれのアンテナ１１は地面に対して移動することがないように固定的に設置される。
　図１ではアンテナ１１が２つだけ示されているが、本実施形態では、図２に示すように、アンテナアレイは６個のアンテナ１１を備える。アンテナアレイにおいて、アンテナ１１は、正６面体における６つの面の面心位置に対応するように配置されている。
　正６面体の上面のアンテナ１１、下面のアンテナ１１の２つに着目すると、アンテナアレイからみて高仰角の領域に存在する１番の衛星１０１がＧＮＳＳ信号を送信した場合、このＧＮＳＳ信号１１１は、上、下の順に、２つのアンテナ１１によって時間差をおいて受信される。なお、ＧＮＳＳ信号が建物等に反射したマルチパスＧＮＳＳ信号１１２については後述する。
　アンテナアレイからみて低仰角の領域に存在する２番の衛星１０２がＧＮＳＳ信号を送信した場合も、このＧＮＳＳ信号１１３は、上、下の順に、２つのアンテナ１１によって時間差をおいて受信される。ただし、低仰角の２番の衛星１０２の場合、上下の２つのアンテナ１１がＧＮＳＳ信号１１３を受信するタイミングの差は、高仰角の１番の衛星１０１のＧＮＳＳ信号１１１と比較して小さくなる。
　上記の説明では、アンテナアレイにおいて高さの異なる２つのアンテナ１１に着目して説明しているが、水平面内で位置が異なる４つのアンテナ１１に着目した場合、それぞれのアンテナ１１がＧＮＳＳ信号を受信するタイミングの先後及びその時間差は、アンテナアレイから見たＧＮＳＳ信号の到来方向（方位角及び仰角）に応じて異なる。
　本実施形態に係るＧＮＳＳ受信装置１は、位置を異ならせて配置された複数のアンテナ１１での受信タイミングの時間差を利用して、受信したＧＮＳＳ信号が、直接ＧＮＳＳ信号であるか、非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定することができる。更に、ＧＮＳＳ受信装置１は、非直接ＧＮＳＳ信号を除外した上で、直接ＧＮＳＳ信号に基づいてタイミングパルス信号を生成して外部に出力することができる。
　図１に示すように、ＧＮＳＳ受信装置１は、信号処理部２１と、判断処理部５１と、フィルタ部（非直接ＧＮＳＳ信号除去部）６１と、測位計算部７１と、タイミングパルス生成部８１と、を備える。
　信号処理部２１は、受信したＧＮＳＳ信号に対して信号処理を行う。この信号処理部２１は、クロックパルス発生部３１と、受信機４１と、を備える。
　クロックパルス発生部３１は、所定の周波数（クロック周波数）を有するクロック信号を受信機４１に出力する。クロックパルス発生部３１は、受信機４１にクロック信号を供給するクロック源として機能する。
　クロックパルス発生部３１は、発振器３２と、シンセサイザ３３と、を備える。
　発振器３２は、例えば水晶からなる振動子を発振させることにより、所定の周波数の信号を生成する。発振器３２は、生成した信号をシンセサイザ３３に出力する。
　シンセサイザ３３は、発振器３２から出力された信号に基づいて、所定の周波数（クロック周波数）のクロック信号を生成する。シンセサイザ３３は、生成したクロック信号を受信機４１に出力する。
　受信機４１は、信号処理を行う。本実施形態では、受信機４１は、各アンテナ１１に対応して１つずつ配置されている。それぞれの受信機４１は、対応するアンテナ１１に接続される。従って、各アンテナ１１で受信したＧＮＳＳ信号は、各受信機４１によって個別に信号処理される。
　それぞれの受信機４１は、信号入力部４２と、ＲＦ／ＩＦダウンコンバータ部４３と、ベースバンド処理部（衛星方向取得部）４４と、を備える。
　信号入力部４２には、アンテナ１１が受信したＧＮＳＳ信号が入力される。信号入力部４２は、例えばコネクタとすることができる。このコネクタには、アンテナ１１と受信機４１とを電気的に接続する信号線が接続される。
　ＲＦ／ＩＦダウンコンバータ部４３は、信号入力部４２で取得したＧＮＳＳ信号を、後述するベースバンド処理部４４で処理することができる信号データに変換する。
　ＲＦ／ＩＦダウンコンバータ部４３は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）と、ミキサ（混合器）と、を備える。ＲＦ／ＩＦダウンコンバータ部４３は、信号入力部４２で取得したＧＮＳＳ信号と、クロック周波数の位相に一致するように制御されたＶＣＯからの出力と、をミキサで混合する。これにより、ＲＦ／ＩＦダウンコンバータ部４３は、ＧＮＳＳ信号の周波数を、クロック周波数の分周比倍の中間周波数に変換することができる。
　また、ＲＦ／ＩＦダウンコンバータ部４３は、アンプと、Ａ／Ｄコンバータと、を備える。アンプは、中間周波数に変換したＧＮＳＳ信号を増幅する。Ａ／Ｄコンバータは、増幅した当該ＧＮＳＳ信号をデジタルデータに変換する。ＲＦ／ＩＦダウンコンバータ部４３は、当該ＧＮＳＳ信号に関するデータを、ベースバンド処理部４４に出力する。
　ベースバンド処理部４４は、公知のコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、相関器等を備える。ＲＯＭには、ＧＮＳＳ信号を処理するためのプログラムが格納されており、ベースバンド処理部４４は、当該プログラムに基づいて動作する。
　ベースバンド処理部４４の相関器には、ＲＦ／ＩＦダウンコンバータ部４３から出力されたＧＮＳＳ信号に関するデータと、シンセサイザ３３からのクロック信号と、が入力される。相関器は、複数種類のＰＲＮコード（疑似雑音符号）と、ＧＮＳＳ信号と、の相関を、ＰＲＮコードのタイミングを少しずつズラしながら求める。ベースバンド処理部４４は、これにより、ＧＮＳＳ信号が変調されているＰＲＮコード番号を特定するとともに、当該ＰＲＮコードの受信タイミングを特定する。
　ＧＮＳＳシステムは多数のＧＮＳＳ衛星によって構築されているが、ＰＲＮコードは１つ１つのＧＮＳＳ衛星に固有のものである。従って、ＰＲＮコード番号を特定することは、受信したＧＮＳＳ信号に対応するＧＮＳＳ衛星を特定することと同義である。
　ＰＲＮコードの受信タイミングを特定することで、ＧＮＳＳ信号の受信タイミングを求めることができる。ＰＲＮコードの受信タイミングを特定するにあたっては、クロックパルス発生部３１から相関器に入力されるクロック信号が基準となる。
　ベースバンド処理部４４は、当該相関器に入力されたデータに対してＣＰＵによる演算処理を行う。これにより、ＰＲＮコードに基づいて変調されているＧＮＳＳ信号を復調することができる。
　ベースバンド処理部４４は、復調したデータに含まれる航法メッセージを利用して、衛星の位置情報を計算する。衛星の位置情報は、航法メッセージに含まれる各ＧＮＳＳ衛星の軌道情報（衛星軌道情報）と、ＧＮＳＳ時刻とにより、公知の計算式を用いて得ることができる。また、ＧＮＳＳ時刻は、通常の方法で測位計算を行うことにより得ることができる。
　ベースバンド処理部４４は、ＧＮＳＳ信号に対応するＧＮＳＳ衛星の位置と、測位計算により得られたアンテナ１１の位置と、に基づいて、受信したＧＮＳＳ信号に対応するＧＮＳＳ衛星をアンテナアレイから見た方向（具体的には、方位角及び仰角）の情報を計算する。図２に示す例を参照して具体的に説明すると、ベースバンド処理部４４は、例えば、１番の衛星１０１が、アンテナアレイからみて方位角が２１２°であり、仰角が８８°である方向に位置することを計算することができる。
　ベースバンド処理部４４は、アンテナアレイから見た衛星１０１，１０２の方位角及び仰角に関するデータ、及び、ＧＮＳＳ信号の受信タイミングに関して取得したデータを、判断処理部５１の推定部５２及び判定部５３に出力する。また、ベースバンド処理部４４は、取得したＧＮＳＳ信号をフィルタ部６１に出力する。
　判断処理部５１は、受信機４１から入力されたデータに基づいて、受信したＧＮＳＳ信号が、直接ＧＮＳＳ信号であるか非直接ＧＮＳＳ信号であるかを判定する。判断処理部５１は、推定部５２と、判定部５３と、を備える。
　推定部５２は、６つのアンテナ１１に対応する受信機４１で取得したＰＲＮコードの受信タイミングと、６つのアンテナ１１の位置関係と、に基づき、受信したＧＮＳＳ信号の到来方向を推定する。
　アンテナアレイにおいて、６つのアンテナ１１は、正６面体の中心を挟んでそれぞれが対をなすように３対で配置される。上述したように、対をなす２つのアンテナ１１が同一のＧＮＳＳ信号を受信する場合、受信タイミングの時間差が発生し、その時間差は、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向に応じて異なる。
　到来方向を推定する方法を簡単に説明すると、対をなす２つのアンテナ１１を結ぶ仮想直線に垂直な面に対してＧＮＳＳ信号の到来方向がなす角をθとすると、ＧＮＳＳ信号の経路差は、２つのアンテナ１１の間隔をｄとして、ｄsinθと表すことができる。従って、光速をｃとして、ＧＮＳＳ信号の受信タイミングの差Δｔは、Δｔ＝ｄsinθ／ｃで表すことができる。この式は、受信タイミングの差Δｔから、上述の角θを求めることができることを示している。
　アンテナ１１の３つの対の並べられる方向（対をなすアンテナ１１を結ぶ仮想直線の向き）は、互いに異なっている（図２の例では、互いに直交している）。従って、残りの２対のアンテナ１１についてもそれぞれ角θを求めることにより、ＧＮＳＳ信号の到来方向を３次元的に特定することができる。
　推定部５２が推定したＧＮＳＳ信号の到来方向の例が、図２に示されている。図２の例で、推定部５２は、ＧＮＳＳ信号１１１について、方位角が２０６°であり、仰角が８５°である方向から到来したと推定している。ＧＮＳＳ信号１１２については、方位角が１４７°であり、仰角が１１°である方向から到来したと推定されている。ＧＮＳＳ信号１１３については、方位角が２９６°であり、仰角が１７°である方向から到来したと推定されている。推定部５２は、推定したＧＮＳＳ信号の到来方向に関するデータを、判定部５３に出力する。
　判定部５３は、それぞれのＧＮＳＳ信号について、推定部５２が推定した当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を示す方位角及び仰角と、当該ＧＮＳＳ信号に対応する衛星についてベースバンド処理部４４が航法メッセージから取得した方位角及び仰角と、を比較し、一致しているか否かを判断する。
　これにより、判定部５３は、受信したＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定することができる。
　詳細には、判定部５３は、推定部５２より取得したＧＮＳＳ信号の到来方向を示す方位角及び仰角と、航法メッセージから取得した衛星の位置に基づく方位角及び仰角と、を比較する。そして、方位角の差及び仰角の差が何れも所定範囲内である場合、判定部５３は、受信したＧＮＳＳ信号が直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。方位角の差及び仰角の差のうち少なくとも一方が所定範囲を外れる場合、判定部５３は、受信したＧＮＳＳ信号が非直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。
　図２に示すように、衛星１０１が送信したＧＮＳＳ信号１１１をアンテナアレイで直接受信する場合、ＧＮＳＳ信号１１１の到来方向は、１番の衛星１０１の方位角及び仰角と一致する。一方、マルチパスに基づくＧＮＳＳ信号１１２は、反射により向きを変えるため、その到来方向は１番の衛星１０１の方位角及び仰角と大きく異なることが殆どである。従って、判定部５３は、方向を比較することで、ＧＮＳＳ信号１１１が直接ＧＮＳＳ信号であり、ＧＮＳＳ信号１１２が非直接ＧＮＳＳ信号であると判定することができる。
　図２ではなりすましＧＮＳＳ信号については省略されているが、なりすましＧＮＳＳ信号を送信する送信源の位置は、なりすますのを意図する衛星の位置とは、通常異なる。従って、判定部５３は、上記と全く同様に方向を比較することで、そのような発信機器から受信したＧＮＳＳ信号について非直接ＧＮＳＳ信号であると判定することができる。判断処理部５１は、判定部５３の判定結果を、フィルタ部６１に出力する。
　フィルタ部６１には、１つの受信機４１のベースバンド処理部４４からＧＮＳＳ信号が入力されるとともに、判断処理部５１の判定部５３から判定結果が入力される。フィルタ部６１は、受信機４１から入力されるＧＮＳＳ信号から、判定部５３によって非直接ＧＮＳＳ信号であると判定された信号を選択的に除去する。フィルタ処理後のＧＮＳＳ信号は、直接ＧＮＳＳ信号だけになる。フィルタ部６１は、フィルタ処理後のＧＮＳＳ信号を測位計算部７１に出力する。
　測位計算部７１は、フィルタ部６１から入力されたＧＮＳＳ信号に基づいて、公知の測位計算を行う。この結果、ＧＮＳＳ時刻が得られる。測位計算部７１は、得られたＧＮＳＳ時刻を、タイミングパルス生成部８１に出力する。
　タイミングパルス生成部８１は、測位計算部７１から入力されるＧＮＳＳ時刻に基づき、当該ＧＮＳＳ時刻に同期した１秒に１回のパルス信号（１ＰＰＳ信号）を生成する。タイミングパルス生成部８１が生成したタイミングパルス信号は、ＧＮＳＳ受信装置１から出力され、外部の機器（例えば、公知の基準周波数発生装置等）に入力される。
　ＧＮＳＳ受信装置１は、受信したＧＮＳＳ信号が直接ＧＮＳＳ信号であるか非直接ＧＮＳＳ信号であるかを判定し、測位精度を低下させる非直接ＧＮＳＳ信号を除外した形で測位計算を行ってタイミングパルスを生成している。従って、マルチパス及びなりすまし信号等の影響を回避し、正確なタイミングパルスを安定的に出力することができる。
　複数の受信機４１においてＧＮＳＳ信号の受信タイミングが特定されるが、これら複数の受信機４１には、単一のクロックパルス発生部３１から共通のクロック信号が供給される。従って、複数の受信機４１が共通の基準で受信タイミングを表すことができるので、推定部５２において受信タイミングの時間差を正確かつ容易に求めることができる。
　このＧＮＳＳ受信装置１は、タイミングパルスを生成する用途に限定されない。例えば、ＧＮＳＳ受信装置１が出力する測位結果を用いるナビゲーション用途のほか、様々な用途で好適に用いることができる。
　アンテナアレイを構成するアンテナ１１の数及び配置は、様々に変更することができる。図２のアンテナアレイにおいて、アンテナ１１が、正６面体の体心位置に更に配置されていても良い。あるいは、アンテナ１１を立体的に（高さを異ならせて）配置することに代えて、水平な面内において多角形をなすように適宜の数のアンテナを並べて配置することができる。
　アンテナアレイを構成するアンテナ１１から任意に２つのアンテナ１１を選ぶ組合せを考えたときに、２つのアンテナ１１を結ぶ仮想直線を、互いに向きが異なるように３つ以上定めることが可能であることが好ましい。これにより、ＧＮＳＳ信号の到来方向を３次元的に容易に特定することができる。図２で説明したアンテナアレイもこの条件を満たしているが、当該条件を満たす最も簡素なアンテナアレイとしては、３角形をなすように３つのアンテナ１１を配置した構成が考えられる。
　２つのアンテナ１１からアンテナアレイを構成しても良い。この場合、ＧＮＳＳ信号の到来方向をピンポイントで推定することはできないが、当該到来方向は、アンテナアレイ（アンテナ１１）の位置を頂点とし、２つのアンテナ１１を結ぶ仮想直線を軸とする円錐面の母線となるはずである。この円錐面の母線が仮想直線（軸）となす角度は、９０°から上述の角θを減じた角度に等しい。このように、推定部５２は、ＧＮＳＳ信号の到来方向を、ある範囲に絞り込むように推定しても良い。判定部５３は、当該ＧＮＳＳ信号に対応するＧＮＳＳ衛星をアンテナアレイから見た方向が円錐面から所定以上乖離していた場合、当該ＧＮＳＳ信号を非直接ＧＮＳＳ信号であると判定するように構成することができる。
　複数のアンテナ１１による受信タイミングの時間差まで評価せず、アンテナ１１による受信の順番に基づいて、直接ＧＮＳＳ信号であるか非直接ＧＮＳＳ信号であるかを判定するように構成しても良い。例えば、図２の構成のアンテナアレイを用いて、南側のアンテナ１１が北側のアンテナよりも早くＧＮＳＳ信号を受信した場合、推定部５２は、ＧＮＳＳ信号の到来方向が概ね南であると推定する。推定部５２の推定結果に反し、当該ＧＮＳＳ信号に対応するＧＮＳＳ衛星をアンテナアレイから見た方向が北である場合は、判定部５３が、当該ＧＮＳＳ信号を非直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。
　図１のＧＮＳＳ受信装置１は、２つのアンテナ１１がＧＮＳＳ信号を受信したときのＰＲＮコードの受信時間差を用いて、ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定している。ただし、ＰＲＮコードの時間差に代えて、ＧＮＳＳ信号の搬送波位相差を利用してＧＮＳＳ信号の到来方向を推定することもできる。この場合、ＧＮＳＳ信号の到来方向について精密な推定を行うことができる。位相は時間を角度で表したものであるので、搬送波位相差は、ＧＮＳＳ信号の受信タイミングの差の一種である。
　以上に説明したように、本実施形態のＧＮＳＳ受信装置１は、少なくとも２つのアンテナ１１と、ベースバンド処理部４４と、推定部５２と、判定部５３と、を備える。ベースバンド処理部４４は、アンテナ１１が受信したＧＮＳＳ信号に対応する衛星１０１，１０２をアンテナ１１から見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する。推定部５２は、複数のアンテナ１１でＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差Δｔに基づいて、ＧＮＳＳ信号１１１，１１２，１１３の到来方向を推定する。判定部５３は、衛星１０１，１０２をアンテナから見た方向と、推定部５２が推定した到来方向と、を比較することにより、アンテナ１１で受信したＧＮＳＳ信号１１１，１１２，１１３が、衛星１０１，１０２からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する。
　これにより、推定したＧＮＳＳ信号１１１，１１２，１１３の到来方向と、アンテナ１１から見た衛星１０１，１０２の方向と、を比較する簡単な方法に基づいて、受信したＧＮＳＳ信号が直接ＧＮＳＳ信号であるか非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定することができる。
　推定部５２は、複数のアンテナ１１でのＧＮＳＳ信号の受信タイミングの差Δｔに基づいて、ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求めるように構成することもできる。角度スペクトラムは、例えば、最小ノルム法、線形予測法、ＭＵＳＩＣ法等、公知の方法を用いて計算することができる。角度スペクトラムは、ＧＮＳＳ信号に含まれるＰＲＮコードのタイミングの差に基づいて求めても良いし、ＧＮＳＳ信号の搬送波の位相差から求めても良い。ただし、搬送波の位相差を用いると、高精度な角度スペクトラムが得られるために好ましい。
　通常、ある方向がＧＮＳＳ信号の到来方向に近い程、当該方向での信号強度が強いはずである。従って、ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求めることは、ある方向がＧＮＳＳ信号の到来方向であると推定したときの正しさの分布を求めることと実質的に同じである。
　角度スペクトラムは、方位角及び仰角の何れか一方に関するスペクトラム（１次元のスペクトラム）としても良いが、両方に関する２次元のスペクトラムとするのが好ましい。
　図３（ａ）及び図３（ｂ）には、角度スペクトラムの例が示されている。図３においては、アンテナアレイを中心とする仮想球（天球）の内面に２次元の角度スペクトラムを配置し、アンテナアレイの地点から天球を見上げた様子が示されている。円の中心からの角度が、ＧＮＳＳ信号の到来方向の方位角に対応する。最も外側の円は、到来方向の仰角＝０°に対応し、円の中心は、到来方向の仰角＝９０°に対応する。図面での説明の都合上、図３の角度スペクトラムでは信号強度はハッチングの間隔で表現されている。間隔の狭いハッチングの領域は信号強度が大きいことを示し、間隔の広いハッチングの領域は信号強度が小さいことを示し、ハッチングがない領域は信号強度が実質的にゼロであることを示す。
　上記のように角度スペクトラムを求めることにより、判定部５３は、直接ＧＮＳＳ信号と非直接ＧＮＳＳ信号の判定を、例えば以下のように行うことができる。以下に例示する４つの判定方法は、複数組み合わせても良い。また、測位演算等で必要となる精度に応じて判定方法を切り換えても良い。
　第１に、角度スペクトラムを用いて、ベースバンド処理部４４が計算した衛星の方向に相当する信号強度を求め、この信号強度が所定の強度以上であれば、判定部５３が直接ＧＮＳＳ信号であると判定し、そうでなければ非直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。
　図３（ａ）及び図３（ｂ）には、ベースバンド処理部４４が計算した衛星の方向が、×印で示されている。図３（ａ）の場合、×印に相当する位置の信号強度が大きく、図３（ｂ）の場合、×印に相当する位置の信号強度がゼロになっている。従って、判定部５３は、図３（ａ）のＧＮＳＳ信号を直接ＧＮＳＳ信号であると判定し、図３（ｂ）のＧＮＳＳ信号を非直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。
　第２に、角度スペクトラムにおける信号強度のピークに相当する方向を求め、この方向と、ベースバンド処理部４４が計算した衛星の方向と、を比較し、方向の差が所定以内であれば、判定部５３が直接ＧＮＳＳ信号であると判定し、そうでなければ非直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。
　図３（ｂ）の場合、角度スペクトラムにおいて信号強度が最も大きくなっている方向と、ベースバンド処理部４４が計算した衛星の方向（×印）と、がやや大きく乖離している。従って、判定部５３は、図３（ｂ）のＧＮＳＳ信号を非直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。
　第３に、角度スペクトラムにおける信号強度のピークが複数ある場合は、送信源が複数ある可能性及びマルチパスの可能性等が疑われるので、判定部５３が非直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。
　図３（ｂ）の場合、角度スペクトラムにおいて、ピークが南と北の両方に現れている。従って、判定部５３は、図３（ｂ）のＧＮＳＳ信号を非直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。
　第４に、複数の衛星を示すＧＮＳＳ信号同士（言い換えれば、異なるＰＲＮコードで拡散符号化されているＧＮＳＳ信号同士）の角度スペクトラムを比較して、互いに類似していれば、判定部５３が非直接ＧＮＳＳ信号であると判定する。即ち、悪意のある者が、移動体の現在位置を誤信させて特定の箇所に誘導するためになりすまし信号を送信する場合、異なる複数の衛星になりすましてＧＮＳＳ信号を当該移動体に送信する必要がある。一方、なりすまし信号を送信するための設備は１つ又は少数であることが殆どであるため、なりすまし信号は、少ない場所から送信される。従って、なりすまし信号は、複数の異なる衛星を示すＧＮＳＳ信号であっても、その角度スペクトラム同士が類似する傾向がある。これを利用すれば、受信したＧＮＳＳ信号が非直接ＧＮＳＳ信号であるか否か（特に、なりすまし信号であるか否か）を適切に判定することができる。
　なりすまし信号の対策の１つとして、そのような信号の送信源の位置を特定するニーズがある。この点、例えば図２に示す構成のアンテナアレイを複数備え、アンテナアレイ同士を互いに距離をあけて配置し、それぞれのアンテナアレイにおいて受信したなりすまし信号の到来方向を推定すれば、公知の幾何学的な計算によって送信源の位置を知ることができる。
　図４には、なりすまし信号の送信源である送信装置１０５の位置を、複数のアンテナアレイを用いて取得する概念図が示されている。なりすまし信号の到来方向の推定は、例えば、それぞれのアンテナアレイにおいて計算した角度スペクトラムのピークに相当する方向を求めることで実現できる。
　図４において、なりすまし信号の到来方向を逆向きに延長した直線が交わる箇所に、送信装置１０５が存在するものと推定することができる。アンテナアレイは複数あれば良いが、送信源の位置を高精度で求めるためには、アンテナアレイの数は多いことが好ましい。
　以上に示すように、ＧＮＳＳ受信装置１において、推定部５２は、複数のアンテナ１１でＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向の推定に関して、当該ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求めるように構成することができる。判定部５３は、推定部５２が求めた角度スペクトラムに基づいて、アンテナ１１で受信したＧＮＳＳ信号が直接ＧＮＳＳ信号であるか非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する。
　このように、ＧＮＳＳ信号の到来方向の推定の確からしさの分布を角度スペクトラムとして求めることにより、受信したＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づくＧＮＳＳ信号であるか、そうでないＧＮＳＳ信号であるかについて判定することができる。
　角度スペクトラムは、ＧＮＳＳ受信信号の到来方向を推定する用途に限らず、例えば、信号の監視を目的として単に表示するために計算しても良い。
　図５に示す実施形態のＧＮＳＳ受信装置１ｘにおいては、上述の実施形態における判断処理部５１、フィルタ部６１、測位計算部７１、及びタイミングパルス生成部８１が省略されている。
　図５のＧＮＳＳ受信装置１ｘは、角度スペクトラム取得部９１と、表示データ生成部９２と、を備える。
　角度スペクトラム取得部９１は、ベースバンド処理部４４から得られた各衛星のＧＮＳＳ信号の搬送波の位相差に基づいて、ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを、衛星番号ごとに（言い換えれば、ＰＲＮコード番号ごとに）計算して取得する。この角度スペクトラム取得部９１の動作は、図１の推定部５２が角度スペクトラムを計算する場合と全く同様であるので、詳細な説明は省略する。
　表示データ生成部９２は、角度スペクトラム取得部９１によって得られた角度スペクトラムを、ＧＮＳＳ受信装置１ｘに接続された表示装置３に表示するための表示データを生成する。表示装置３は、例えば液晶ディスプレイとして構成され、様々な情報を表示することができる。
　表示装置３には、例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すものと同等の内容を表示することが考えられる。このように、アンテナアレイを中心とする天球に配置した角度スペクトラムを表示装置３にグラフィカルに表示することにより、ユーザはＧＮＳＳ信号の受信状況を直感的に理解することができる。
　表示データ生成部９２が生成する表示データは、角度スペクトラムに加えて、図３の×印で示すように、ベースバンド処理部４４が計算した衛星の方向をスカイプロットのように表示するための表示データを含むことが好ましい。これにより、ユーザは、角度スペクトラムを、当該ＧＮＳＳ信号に対応する衛星の方向とともに理解することができる。
　表示装置３には、図３（ａ）で示すように、１つの衛星番号（言い換えれば、１つのＰＲＮコード）に着目した角度スペクトラムを表示することができる。ただし、表示装置３に、角度スペクトラムを衛星番号ごとに多数並べて一覧表示することもできる。
　角度スペクトラムの表現としては、図３（ａ）のように天球を用いた円状の領域での表現に限らず、例えば、横軸を方位角、縦軸を仰角とした矩形の領域での表現とすることができる。また、表示装置３に表示される角度スペクトラムにおける信号強度の分布は、例えばサーモグラフィのようなカラースケールで表現しても良いし、色の濃淡で表現しても良いし、等強度線で表示しても良い。
　以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
　アンテナアレイを構成するアンテナ１１は、地面に対して固定的に設置されなくても良い。例えば、アンテナアレイを、自動車及び船舶等の移動体に設けることができる。
　衛星軌道情報は、衛星から送信されるＧＮＳＳ信号から取得しなくても良い。例えば、ＧＮＳＳ受信装置１，１ｘをインターネットに接続可能に構成し、インターネットを通じて配信されるＧＮＳＳアシストデータから受信機４１が衛星軌道情報を取得しても良い。
　衛星をアンテナアレイから見た方位角及び仰角をベースバンド処理部４４が求める場合、前提として、アンテナアレイの位置（アンテナ１１の位置）の情報が必要になる。アンテナアレイが地面に対して固定的に設けられる場合、アンテナアレイの位置は事前に求めておくことができる。従って、ベースバンド処理部４４は、アンテナアレイの位置を測位計算で求めずに、事前にユーザにより設定された位置を用いることもできる。
　１つにつき２以上のアンテナ１１を接続可能な受信機４１を用いても良い。この場合、ＧＮＳＳ受信装置１は、例えば、６つのアンテナ１１と、３つの受信機４１と、を備える構成とすることができる。この場合でも、３つの受信機４１には、共通のクロックパルス発生部３１からクロック信号が供給されることが好ましい。アレイアンテナを構成する全てのアンテナ１１を、１つの受信機４１に接続しても良い。
　ＧＮＳＳ受信装置１は、フィルタ部６１に代えて、又は、それに加えて、非直接ＧＮＳＳ信号の受信を報知する報知部を備えてもよい。この場合、非直接ＧＮＳＳ信号を受信したことをユーザに知らせ、注意を喚起することができる。報知部の構成は、特に限定されない。報知部は、例えば、音を利用して報知するブザーとすることができる。また、報知部は、警告表示を行う表示装置とすることができる。
　複数の異なる衛星を示すＧＮＳＳ信号について、図２のように到来方向をピンポイントで推定し、この推定した到来方向の角度の差が所定値以下である（言い換えれば、到来方向同士が互いに類似する）場合には、当該ＧＮＳＳ信号が非直接ＧＮＳＳ信号（なりすまし信号）であると判定部５３が判定するように構成しても良い。
　判定部５３が非直接ＧＮＳＳ信号であると判定したＧＮＳＳ信号につき、推定部５２が推定した当該ＧＮＳＳ信号の到来方向をＧＮＳＳ受信装置１が適宜の表示装置に出力できるように構成しても良い。この場合、どのようにマルチパスが発生しているか、なりすまし信号がどの方向から送信されているか等に関する有用な情報を得ることができる。
　図１のＧＮＳＳ受信装置１が図３の表示データ生成部９２を備え、角度スペクトラムを表示装置３に表示する機能を有するように構成しても良い。
　ＧＮＳＳ受信装置１，１ｘが表示装置３を一体的に備えていても良い。
　１，１ｘ　ＧＮＳＳ受信装置
　１１　アンテナ
　３１　クロックパルス発生部（クロック源）
　４１　受信機
　４４　ベースバンド処理部（衛星方向取得部）
　５２　推定部
　５３　判定部
　６１　フィルタ部（非直接ＧＮＳＳ信号除去部）
　９１　角度スペクトラム取得部
　９２　表示データ生成部
　１０１，１０２　衛星
　１１１，１１２，１１３　ＧＮＳＳ信号
用語
　必ずしも全ての目的または効果・利点が、本明細書中に記載される任意の特定の実施形態に則って達成され得るわけではない。従って、例えば当業者であれば、特定の実施形態は、本明細書中で教示または示唆されるような他の目的または効果・利点を必ずしも達成することなく、本明細書中で教示されるような1つまたは複数の効果・利点を達成または最適化するように動作するように構成され得ることを想到するであろう。
　本明細書中に記載される全ての処理は、1つまたは複数のコンピュータまたはプロセッサを含むコンピューティングシステムによって実行されるソフトウェアコードモジュールにより具現化され、完全に自動化され得る。コードモジュールは、任意のタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体または他のコンピュータ記憶装置に記憶することができる。一部または全ての方法は、専用のコンピュータハードウェアで具現化され得る。
　本明細書中に記載されるもの以外でも、多くの他の変形例があることは、本開示から明らかである。例えば、実施形態に応じて、本明細書中に記載されるアルゴリズムのいずれかの特定の動作、イベント、または機能は、異なるシーケンスで実行することができ、追加、併合、または完全に除外することができる (例えば、記述された全ての行為または事象がアルゴリズムの実行に必要というわけではない)。さらに、特定の実施形態では、動作またはイベントは、例えば、マルチスレッド処理、割り込み処理、または複数のプロセッサまたはプロセッサコアを介して、または他の並列アーキテクチャ上で、逐次ではなく、並列に実行することができる。さらに、異なるタスクまたはプロセスは、一緒に機能し得る異なるマシンおよび/またはコンピューティングシステムによっても実行され得る。
　本明細書中に開示された実施形態に関連して説明された様々な例示的論理ブロックおよびモジュールは、プロセッサなどのマシンによって実施または実行することができる。プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替的に、プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン、またはそれらの組み合わせなどであってもよい。プロセッサは、コンピュータ実行可能命令を処理するように構成された電気回路を含むことができる。別の実施形態では、プロセッサは、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、またはコンピュータ実行可能命令を処理することなく論理演算を実行する他のプログラマブルデバイスを含む。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、デジタル信号プロセッサ(デジタル信号処理装置)とマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装することができる。本明細書中では、主にデジタル技術に関して説明するが、プロセッサは、主にアナログ素子を含むこともできる。例えば、本明細書中に記載される信号処理アルゴリズムの一部または全部は、アナログ回路またはアナログとデジタルの混合回路により実装することができる。コンピューティング環境は、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、ポータブルコンピューティングデバイス、デバイスコントローラ、または装置内の計算エンジンに基づくコンピュータシステムを含むが、これらに限定されない任意のタイプのコンピュータシステムを含むことができる。
　特に明記しない限り、「できる」「できた」「だろう」または「可能性がある」などの条件付き言語は、特定の実施形態が特定の特徴、要素および/またはステップを含むが、他の実施形態は含まないことを伝達するために一般に使用される文脈内での意味で理解される。従って、このような条件付き言語は、一般に、特徴、要素および/またはステップが1つ以上の実施形態に必要とされる任意の方法であること、または1つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素および/またはステップが任意の特定の実施形態に含まれるか、または実行されるかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを意味するという訳ではない。
　語句「X、Y、Zの少なくとも1つ」のような選言的言語は、特に別段の記載がない限り、項目、用語等が X, Y, Z、のいずれか、又はそれらの任意の組み合わせであり得ることを示すために一般的に使用されている文脈で理解される(例: X、Y、Z)。従って、このような選言的言語は、一般的には、特定の実施形態がそれぞれ存在するXの少なくとも1つ、Yの少なくとも1つ、またはZの少なくとも1つ、の各々を必要とすることを意味するものではない。
　本明細書中に記載されかつ/または添付の図面に示されたフロー図における任意のプロセス記述、要素またはブロックは、プロセスにおける特定の論理機能または要素を実装するための1つ以上の実行可能命令を含む、潜在的にモジュール、セグメント、またはコードの一部を表すものとして理解されるべきである。代替の実施形態は、本明細書中に記載された実施形態の範囲内に含まれ、ここでは、要素または機能は、当業者に理解されるように、関連する機能性に応じて、実質的に同時にまたは逆の順序で、図示または説明されたものから削除、順不同で実行され得る。
　特に明示されていない限り、「一つ」のような数詞は、一般的に、1つ以上の記述された項目を含むと解釈されるべきである。従って、「～するように設定された一つのデバイス」などの語句は、1つ以上の列挙されたデバイスを含むことを意図している。このような1つまたは複数の列挙されたデバイスは、記載された引用を実行するように集合的に構成することもできる。例えば、「以下のA、BおよびCを実行するように構成されたプロセッサ」は、Aを実行するように構成された第1のプロセッサと、BおよびCを実行するように構成された第2のプロセッサとを含むことができる。加えて、導入された実施例の具体的な数の列挙が明示的に列挙されたとしても、当業者は、このような列挙が典型的には少なくとも列挙された数(例えば、他の修飾語を用いない「2つの列挙と」の単なる列挙は、通常、少なくとも2つの列挙、または2つ以上の列挙を意味する)を意味すると解釈されるべきである。
　一般に、本明細書中で使用される用語は、一般に、「非限定」用語(例えば、「～を含む」という用語は「それだけでなく、少なくとも～を含む」と解釈すべきであり、「～を持つ」という用語は「少なくとも～を持っている」と解釈すべきであり、「含む」という用語は「以下を含むが、これらに限定されない。」などと解釈すべきである。) を意図していると、当業者には判断される。
　説明の目的のために、本明細書中で使用される「水平」という用語は、その方向に関係なく、説明されるシステムが使用される領域の床の平面または表面に平行な平面、または説明される方法が実施される平面として定義される。「床」という用語は、「地面」または「水面」という用語と置き換えることができる。「垂直/鉛直」という用語は、定義された水平線に垂直/鉛直な方向を指します。「上側」「下側」「下」「上」「側面」「より高く」「より低く」「上の方に」「～を越えて」「下の」などの用語は水平面に対して定義されている。
　本明細書中で使用される用語の「付着する」、「接続する」、「対になる」及び他の関連用語は、別段の注記がない限り、取り外し可能、移動可能、固定、調節可能、及び/または、取り外し可能な接続または連結を含むと解釈されるべきである。接続/連結は、直接接続及び/または説明した2つの構成要素間の中間構造を有する接続を含む。
　特に明示されていない限り、本明細書中で使用される、「およそ」、「約」、および「実質的に」のような用語が先行する数は、列挙された数を含み、また、さらに所望の機能を実行するか、または所望の結果を達成する、記載された量に近い量を表す。例えば、「およそ」、「約」及び「実質的に」とは、特に明示されていない限り、記載された数値の10%未満の値をいう。本明細書中で使用されているように、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語が先行して開示されている実施形態の特徴は、さらに所望の機能を実行するか、またはその特徴について所望の結果を達成するいくつかの可変性を有する特徴を表す。
　上述した実施形態には、多くの変形例および修正例を加えることができ、それらの要素は、他の許容可能な例の中にあるものとして理解されるべきである。そのような全ての修正および変形は、本開示の範囲内に含まれることを意図し、以下の特許請求の範囲によって保護される。

Claims (24)

  1. 　少なくとも２つのアンテナと、
    　前記アンテナが受信したＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する衛星方向取得部と、
    　複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定する推定部と、
    　前記衛星を前記アンテナから見た方向と、前記推定部が推定した前記到来方向と、を比較することにより、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する判定部と、
    を備えることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  2. 　少なくとも２つのアンテナと、
    　複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向の推定に関して、当該ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求める推定部と、
    　前記推定部が求めた前記角度スペクトラムに基づいて、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定する判定部と、
    を備えることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  3. 　請求項２に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記アンテナが受信した前記ＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する衛星方向取得部を備え、
    　前記判定部は、前記角度スペクトラムに基づく、前記衛星を前記アンテナから見た方向に対応する前記ＧＮＳＳ信号の強度の値を用いて、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が前記直接ＧＮＳＳ信号であるか前記非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定することを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  4. 　請求項２に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記アンテナが受信した前記ＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する衛星方向取得部を備え、
    　前記判定部は、前記衛星を前記アンテナから見た方向と、前記角度スペクトラムのピークに相当する方向と、を比較することにより、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、前記直接ＧＮＳＳ信号であるか前記非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定することを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  5. 　請求項２から４までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記判定部は、前記角度スペクトラムが複数のピークを有する場合に、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が前記非直接ＧＮＳＳ信号であると判定することを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  6. 　請求項１から５までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記判定部は、前記アンテナで受信した複数のＧＮＳＳ信号が互いに異なる送信元衛星を示すにもかかわらず、前記推定部が推定した前記ＧＮＳＳ信号の到来方向が互いに類似する場合に、当該ＧＮＳＳ信号が前記非直接ＧＮＳＳ信号であると判定することを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  7. 　請求項１から６までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記非直接ＧＮＳＳ信号であると前記判定部が判定したＧＮＳＳ信号について前記推定部が推定した到来方向を出力可能に構成されていることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  8. 　請求項１から７までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記非直接ＧＮＳＳ信号にマルチパス信号が含まれることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  9. 　請求項１から８までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記非直接ＧＮＳＳ信号になりすまし信号が含まれることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  10. 　請求項９に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　複数の前記アンテナから構成されるアンテナアレイを複数備え、
    　前記非直接ＧＮＳＳ信号であると前記判定部が判定したＧＮＳＳ信号がある場合に、それぞれの前記アンテナアレイから見た当該ＧＮＳＳ信号の到来方向について前記推定部が推定した結果と、それぞれの前記アンテナアレイの位置と、に基づいて、前記なりすまし信号の送信源の位置を推定することを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  11. 　請求項１から１０までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記推定部は、
    　複数のアンテナで受信したＧＮＳＳ信号に含まれるＰＲＮコードのタイミングの差から、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定することを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  12. 　請求項１から１１までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記推定部は、複数のアンテナで受信したＧＮＳＳ信号の搬送波の位相差から、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定することを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  13. 　請求項１から１２までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　それぞれの前記アンテナは、地面に対して位置が変動しないように固定的に設けられていることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  14. 　請求項１から１３までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　少なくとも３つの前記アンテナを備えることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  15. 　請求項１から１４までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　複数の受信機を備え、
    　複数の前記アンテナは、複数の前記受信機のうち何れかに接続され、
    　複数の前記受信機に対して、共通のクロック源からクロック信号が供給されることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  16. 　請求項１から１５までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記判定部の判定結果に基づいて、前記受信したＧＮＳＳ信号から前記非直接ＧＮＳＳ信号を除去する非直接ＧＮＳＳ信号除去部を備えることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  17. 　請求項１から１６までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記非直接ＧＮＳＳ信号の受信を前記判定部の判定結果に基づいて報知する報知部を備えることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  18. 　少なくとも２つのアンテナと、
    　複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求める角度スペクトラム取得部と、
    　前記角度スペクトラムを表示するためのデータを生成する表示データ生成部と、
    を備えることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  19. 　請求項１８に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記角度スペクトラム取得部は、前記ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを、方位角及び仰角に関する２次元の角度スペクトラムとして求め、
    　前記表示データ生成部は、天球における前記角度スペクトラムをグラフィカルに表示するためのデータを生成することを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  20. 　請求項１９に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　表示される前記角度スペクトラムにおける信号強度は、カラースケール、色の濃淡又は等強度線によって表現されることを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  21. 　請求項１８から２０までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    　前記アンテナが受信したＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得する衛星方向取得部を備え、
    　前記表示データ生成部は、前記衛星を前記アンテナから見た方向を表示するためのデータを生成することを特徴とするＧＮＳＳ受信装置。
  22. 　少なくとも２つのアンテナでＧＮＳＳ信号を受信し、
    　前記アンテナが受信した前記ＧＮＳＳ信号に対応する衛星を前記アンテナから見た方向を、衛星軌道情報に基づいて取得し、
    　複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の到来方向を推定し、
    　前記衛星を前記アンテナから見た方向と、推定された前記ＧＮＳＳ信号の到来方向と、を比較して、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定することを特徴とするＧＮＳＳ受信方法。
  23. 　少なくとも２つのアンテナでＧＮＳＳ信号を受信し、
    　複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求め、
    　前記角度スペクトラムに基づいて、前記アンテナで受信した前記ＧＮＳＳ信号が、衛星からの直接波に基づく直接ＧＮＳＳ信号であるか、そうでない非直接ＧＮＳＳ信号であるかについて判定することを特徴とするＧＮＳＳ受信方法。
  24. 　少なくとも２つのアンテナでＧＮＳＳ信号を受信し、
    　複数の前記アンテナで前記ＧＮＳＳ信号を受信したタイミングの差に基づいて、当該ＧＮＳＳ信号の強度の角度スペクトラムを求め、
    　前記角度スペクトラムを表示するためのデータを生成することを特徴とするＧＮＳＳ受信方法。
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