受信信号信頼度判定方法、コード位相誤差算出方法及び受信信号信頼度判定装置
【課題】衛星信号を受信した受信信号の善し悪しを判定するための新たな仕組みの提案。
【解決手段】ＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う。そして、相関演算で求められたピーク位相におけるピーク相関値（第１の相関値）と、ピーク位相から所定位相遅れた位相における相関値（第２の相関値）とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離の指標値であるΔＰＬ値を算出する。そして、所定の信頼度判定用閾値に対するΔＰＬ値の高低を判定基準として、受信信号の信頼度を判定する。この際、信頼度判定用閾値を予め定められた衛星グループに応じて変更する。
【解決手段】ＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う。そして、相関演算で求められたピーク位相におけるピーク相関値（第１の相関値）と、ピーク位相から所定位相遅れた位相における相関値（第２の相関値）とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離の指標値であるΔＰＬ値を算出する。そして、所定の信頼度判定用閾値に対するΔＰＬ値の高低を判定基準として、受信信号の信頼度を判定する。この際、信頼度判定用閾値を予め定められた衛星グループに応じて変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号信頼度判定方法、コード位相誤差算出方法及び受信信号信頼度判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された受信装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から受信装置までの擬似距離等の情報に基づいて受信装置の位置座標と時計誤差とを求める位置算出計算を行う。
【０００３】
衛星信号を用いた位置算出に誤差が発生する主要因の１つとして、マルチパスが挙げられる。マルチパスが生じている環境のことは「マルチパス環境」と呼ばれる。マルチパス環境とは、衛星信号の発信源（ＧＰＳであればＧＰＳ衛星）からの直接波信号に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳してマルチパス信号として受信される環境のことである。マルチパス環境では、間接波信号がエラー信号となって復号が困難となったり、誤ったコード位相を算出してしまう等の現象が生じ、位置算出に生じる誤差が大きくなる。
【０００４】
このマルチパスに起因する誤差の問題を解決するため、例えば特許文献１には、マルチパスの影響を受ける可能性の高い測位用衛星を判定して測位不適衛星とし、測位不適衛星を除外して位置算出を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７０２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マルチパス対策の１つの考え方として、捕捉した衛星信号の中からマルチパス信号を排除して位置算出に使用するという考え方がある。マルチパス信号を位置算出に使用すると、位置算出の正確性が低下するためである。しかし、高層ビルが隣接するアーバンキャニオン環境等の受信環境においては、受信した衛星信号の大多数がマルチパス信号となるような場合がある。この場合、マルチパス信号を全て排除してしまうと、位置算出に必要な衛星数が確保できなくなるという問題が生ずる。そのため、たとえマルチパス信号であっても、位置算出に使用しても差し支えない信頼性の高い衛星信号は、なるべく位置算出に使用したいという要請がある。
【０００７】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、衛星信号を受信した受信信号の善し悪しを判定するための新たな仕組みを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための第１の形態は、衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行うことと、前記相関演算で求められたピーク位相の相関値である第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号の場合に有用な前記受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定することと、前記判定基準を衛星に応じて変更することと、を含む受信信号信頼度判定方法である。
【０００９】
また、他の形態として、衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算で求められたピーク位相の相関値である第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号の場合に有用な前記受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定する判定部と、前記判定基準を衛星に応じて変更する変更部と、を備えた受信信号信頼度判定装置を構成してもよい。
【００１０】
この第１の形態等によれば、衛星信号の受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う。そして、ピーク位相の相関値である第１の相関値と、ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定するが、この判定基準を衛星に応じて変更する。
【００１１】
間接波は、測位用衛星から受信機までの伝播距離が直接波に比べて長いため、直接波に対して遅れた信号となる。そのため、受信信号がマルチパス信号であれば、ピーク位相から所定位相遅れた位相において間接波の影響が大きく現れ、相関値が大きくなる。このため、第１の相関値と第２の相関値とに着目すれば、間接波が直接波に及ぼす影響の程度を判断することができ、受信信号の良し悪しを判定できる。また、間接波が直接波に及ぼす影響の程度は衛星によって異なり得るため、判定基準を衛星に応じて変更することで、受信信号の信頼度をより適確に判定することができる。かかる手法は、受信信号がマルチパス信号の場合に有用である。
【００１２】
また、第２の形態として、第１の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記判定することは、前記第１の相関値と前記第２の相関値とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値を算出することと、前記指標値が所定の閾値条件を満たすことを前記判定基準として前記受信信号の信頼度を判定することと、を含み、前記変更することは、前記閾値条件を衛星に応じて変更することを含む、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００１３】
この第２の形態によれば、第１の相関値と第２の相関値とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値を算出する。そして、指標値が所定の閾値条件を満たすことを判定基準として受信信号の信頼度を判定するが、この閾値条件を衛星に応じて変更する。遅延距離の指標値に対する閾値判定を行うことで、間接波が直接波に及ぼす影響の程度をより適切に判定することができる。また、閾値条件を衛星に応じて変更することで、受信信号の信頼度判定の正確性が高まる。
【００１４】
また、第３の形態として、第２の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記閾値条件は、前記直接波と前記間接波との位相差を変化させて前記指標値を算出した場合の前記指標値の変化傾向に基づいて定められた条件である、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００１５】
間接波の直接波に対する遅延距離の指標値の大きさは、直接波と間接波との位相差に応じて変動し得る。このため、第３の形態では、直接波と間接波との位相差を変化させて上記の指標値を算出した場合の当該指標値の変化傾向に基づいて閾値条件を定めることとした。これにより、受信信号に含まれる直接波と間接波との位相差に応じた閾値条件に従って、受信信号の信頼度を判定することができる。
【００１６】
また、第４の形態として、第３の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記閾値条件が、前記変化傾向に基づき衛星のグループ毎に定められている、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００１７】
この第４の形態によれば、指標値の変化傾向に基づき衛星のグループ毎に閾値条件を定めておくことで、全ての衛星について個別に閾値条件を定めておく場合と比べて、処理を簡素化することができる。
【００１８】
また、第５の形態として、第３又は第４の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記間接波の前記直接波に対する干渉の種類が増加的干渉である場合の第１の閾値条件と、前記干渉の種類が減殺的干渉である場合の第２の閾値条件との２種類の閾値条件が定められており、前記第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相進んだ位相の相関値である第３の相関値とを用いて前記干渉の種類を検出することを更に含み、前記判定することは、前記第１及び第２の閾値条件のうちの前記干渉の種類に対応する閾値条件に従って判定することを含む、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００１９】
この第５の形態によれば、第１の相関値と、ピーク位相から所定位相進んだ位相の相関値である第３の相関値とを用いて、間接波の直接波に対する干渉の種類を検出する。そして、第１及び第２の閾値条件のうちの干渉の種類に対応する閾値条件に従って、受信信号の信頼度を判定する。直接波と間接波との位相差によって間接波の直接波に対する干渉の種類が変化し、干渉の種類によって、遅延距離の指標値の変化傾向が相違することがわかった。そこで、間接波の直接波に対する干渉の種類に応じた閾値条件を定めておき、検出した干渉の種類に対応する閾値条件に従って受信信号の信頼度を判定することにすれば、受信信号の信頼度判定の確実性が高まる。
【００２０】
また、第６の形態として、第５の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記第１の閾値条件は、前記指標値の変化の振幅と前記指標値に対する閾値とが負の相関を有するように定められており、前記第２の閾値条件は、前記指標値の変化の振幅と前記指標値に対する閾値とが正の相関を有するように定められている、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００２１】
上記のように、間接波の直接波に対する干渉の種類によって、遅延距離の指標値の変化傾向が相違する。例えば、干渉の種類が増加的干渉であれば、指標値は減少する方向に変化し、干渉の種類が減殺的干渉であれば、指標値は増加する方向に変化する傾向がある。そこで、第６の形態のように、例えば、指標値の変化の振幅と指標値に対する閾値とが負の相関を有するように第１の閾値条件を定めておき、指標値の変化の振幅と指標値に対する閾値とが正の相関を有するように第２の閾値条件を定めておくことで、干渉の種類に応じて閾値条件が適正化される。
【００２２】
また、第７の形態として、第１〜第６の何れかの形態の受信信号信頼度判定方法を実行することと、前記ピーク位相の真のコード位相からの誤差を、前記受信信号信頼度判定方法により判定された信頼度を用いて算出することと、を含むコード位相誤差算出方法を構成してもよい。
【００２３】
この第７の形態によれば、ピーク位相の真のコード位相からの誤差を、上記の形態の受信信号信頼度判定方法により判定された信頼度を用いて算出する。このようにして求めたコード位相の誤差を用いることで、コード位相を適切に補正し、真のコード位相に近いコード位相を求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】相関値のピーク検出の説明図。
【図２】相関値のピーク検出の説明図。
【図３】相関値のピーク検出の説明図。
【図４】マルチパス信号に対する相関結果を示す図。
【図５】コード位相誤差ＥＲＲの説明図。
【図６】コード位相誤差ＥＲＲの説明図。
【図７】コード位相誤差ＥＲＲの説明図。
【図８】ＰＥ値の算出方法の説明図。
【図９】ＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲの関係図。
【図１０】直接波信号に対する相関結果を示す図。
【図１１】直接波信号に対する相関結果を示す図。
【図１２】マルチパス信号に対する相関結果を示す図。
【図１３】マルチパス信号に対する相関結果を示す図。
【図１４】ベクトル角の説明図。
【図１５】ベクトル角の説明図。
【図１６】ベクトル角とコード位相誤差の関係図。
【図１７】マルチパス信号の判定の説明図。
【図１８】ＰＬ値の算出方法の説明図。
【図１９】ＰＬ値の説明図。
【図２０】ＰＬ値の説明図。
【図２１】ＰＬ値の説明図。
【図２２】ＰＬ値の説明図。
【図２３】増加的干渉の場合の遅延距離ΔＬとＰＬ値との関係の説明図。
【図２４】減殺的干渉の場合の遅延距離ΔＬとＰＬ値との関係の説明図。
【図２５】ＰＬ値とコード位相誤差の関係図。
【図２６】遅延距離ΔＬ毎にΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図２７】ＧＰＳ衛星毎にΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図２８】第１の衛星グループのΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図２９】第２の衛星グループのΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図３０】第３の衛星グループのΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図３１】チップ値の連続性を調べた実験結果の一例。
【図３２】チップ値の連続回数とΔＰＬ値の増減の振幅との関係の説明図。
【図３３】相関演算の説明図。
【図３４】相関のロスと相関値の形状との関係の説明図。
【図３５】第１の衛星グループについてコード位相誤差を算出した実験結果の一例。
【図３６】第２の衛星グループについてコード位相誤差を算出した実験結果の一例。
【図３７】第３の衛星グループについてコード位相誤差を算出した実験結果の一例。
【図３８】携帯型電話機の機能構成の一例を示すブロック図。
【図３９】ベースバンド処理回路部の回路構成の一例を示すブロック図。
【図４０】フラグ判定範囲テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４１】オフセット値テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４２】衛星グループテーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４３】信頼度判定用閾値テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４４】コード位相誤差モデル式テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４５】捕捉対象衛星別データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図４６】ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。
【図４７】マルチパス信号判定処理の流れを示すフローチャート。
【図４８】マルチパス信号信頼度判定処理の流れを示すフローチャート。
【図４９】コード位相誤差算出処理の流れを示すフローチャート。
【図５０】変形例におけるＰＥ値の算出方法の説明図。
【図５１】変形例におけるＰＬ値の算出方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下図面を参照して、本発明の好適な実施形態の一例について説明する。本実施形態は、衛星測位システムの一種であるＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した実施形態である。
【００２６】
１．原理
本実施形態の目的の１つは、ＧＰＳ衛星から送出されるＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号の信頼度判定を行うことにある。また、受信したＧＰＳ衛星信号の拡散符号の位相であるコード位相の検出に際し、検出したコード位相に含まれ得る誤差であるコード位相誤差を算出することも目的の１つである。
【００２７】
本実施形態における受信信号の信頼度判定方法は、受信信号がマルチパス信号の場合に有用である。従って、受信信号が明らかにマルチパス信号であると判断される場合や、マルチパス信号の可能性があると判断される場合は、本実施形態の信頼度判定方法を用いて受信信号の信頼度を判定すると効果的である。受信信号がマルチパス信号であるか否かの判定は、種々の公知の手法を適用可能である。本実施形態では、マルチパス信号の判定方法の一例についても併せて説明する。
【００２８】
１−１．マルチパス信号の判定
最初に、本実施形態におけるマルチパス信号の判定方法について説明する。ＧＰＳ衛星から送出されるＧＰＳ衛星信号は、拡散符号の一種であるＣ／Ａ（Coarse and Acquisition）コードによって、スペクトラム拡散方式として知られるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。Ｃ／Ａコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号であり、各ＧＰＳ衛星に固有のコードである。
【００２９】
ＧＰＳ衛星がＧＰＳ衛星信号を発信する際の周波数（規定キャリア周波数）は、１．５７５４２［ＧＨｚ］と予め定められているが、ＧＰＳ衛星及びＧＰＳ受信機の移動により生ずるドップラーの影響等により、ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星信号を受信する際の周波数は、必ずしも規定キャリア周波数とは一致しない。そのため、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星信号の受信信号と装置内部で発生させた擬似的なＣ／ＡコードであるレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を、周波数方向及び位相方向のそれぞれについて行うことで、受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉する。
【００３０】
周波数方向の相関演算は、受信したキャリア（搬送波）の信号である受信キャリア信号の周波数（以下、「受信周波数」と称す。）を特定するための演算（いわゆる周波数サーチ）である。また、位相方向の相関演算は、受信キャリア信号に含まれるＣ／Ａコードである受信Ｃ／Ａコードの位相（以下、「コード位相」と称す。）を特定するための演算（いわゆる位相サーチ）である。すなわち、ＧＰＳ受信機は、キャリアを除去するためのキャリア除去用信号の周波数及びレプリカＣ／Ａコードの位相を変化させながら、受信信号とレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行う。そして、得られた相関値のピークを検出することで、受信周波数及びコード位相を特定する。
【００３１】
ところで、ＧＰＳ衛星は常にその位置が変化しており、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との位置関係は常に変化している。キャリア除去用信号は受信キャリア信号の周波数と同一の周波数でなるが、受信キャリア信号の周波数はドップラー等の影響により変動する。また、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離が変化することで、コード位相も変動する。そのため、ＧＰＳ受信機は、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追尾（Ｔｒａｃｋｉｎｇ）する必要がある。
【００３２】
図１〜図３は、相関値が最大（ピーク）となる位相（以下、「ピーク位相」と称す。）の検出の説明図である。図１〜図３では、横軸をコード位相、縦軸を相関値として、Ｃ／Ａコードの自己相関値の一例を示している。なお、以下の説明では、相関値というときは、相関値の大きさ（絶対値）を意味するものとする。
【００３３】
Ｃ／Ａコードの自己相関値は、例えばピーク値を頂点とする左右対称の略三角形の形状で表される。つまり、ピーク位相から同じ量だけ位相が遅れた位相での相関値と進んだ位相での相関値とは等しくなる。そのため、現在追跡しているコード位相（以下、「Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相」と称す。）に対して、一定量だけ進んだ位相（以下、「Ｅａｒｌｙ位相」と称す。）における相関値と、一定量だけ遅れた位相（以下、「Ｌａｔｅ位相」と称す。）における相関値とを用いれば、コード位相を特定できる。つまり、Ｌａｔｅ位相の相関値（以下、「Ｌａｔｅ相関値」と称す。）Ｐｌと、Ｅａｒｌｙ位相の相関値（以下、「Ｅａｒｌｙ相関値」と称す。）Ｐｅとが等しくなる位相をサーチすることで、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相を検出する（図２及び図３）。なお、一定量は、例えば“１／３チップ”とすることができる。
【００３４】
ところで、マルチパス環境では、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ衛星信号である直接波信号に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳した信号（マルチパス信号）をＧＰＳ受信機が受信する。
【００３５】
図４は、マルチパス信号に対する相関結果の一例を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、この直接波信号と間接波信号とを合成した合成波信号（マルチパス信号）とのそれぞれの相関値のグラフの一例である。図４において、横軸はコード位相、縦軸は相関値を示す。間接波信号に対する相関値は、直接波信号に対する相関値と同様に略三角形の形状をなすが、間接波信号の相関値のピーク値（相関ピーク値）の大きさは、直接波信号の相関ピーク値よりも小さい。これは、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を透過すること等によって、送出された時点における信号強度が、受信時には弱められていることによるものである。
【００３６】
また、間接波信号のピーク位相は、直接波信号のピーク位相よりも遅れている。これは、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号が、建物や地面に反射したり、障害物を回折するなどによって、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機までの伝播距離が長くなることによるものである。そして、マルチパス信号に対する相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との和となるため、三角形状が歪んでピーク値を中心とした左右対称とはならない。このため、図５に示すように、マルチパス信号におけるＰｕｎｃｔｕａｌ位相はピーク位相に一致しない。
【００３７】
本実施形態では、上記のピーク位相とＰｕｎｃｔｕａｌ位相との位相差のことを「コード位相誤差」と定義し、“ＥＲＲ”と表記する。また、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相よりも遅れている場合のコード位相誤差の符号を「正」と定義し、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相よりも進んでいる場合のコード位相誤差の符号を「負」と定義する。コード位相誤差の正負は、直接波信号の位相と間接波信号の位相との位相差に起因する直接波信号と間接波信号との干渉の種類に応じて変化する。干渉の種類は、直接波信号及び間接波信号が強め合う状態である「増加的干渉」と、直接波信号及び間接波信号が弱め合う状態である「減殺的干渉」との２種類である。
【００３８】
図６及び図７は、それぞれ直接波信号と間接波信号とが同相及び逆相である場合の相関結果の一例を示す図である。ここでは、間接波信号の位相を“θ”として説明する。間接波信号が直接波信号と同位相でＧＰＳ受信機に到達した場合には（０≦θ≦π）、直接波信号と間接波信号とは互いに強め合う。そのため、図６に示すように、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値と間接波信号に対する相関値との合算値として表される。この場合は、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相に対して遅れ位相となるため、コード位相誤差ＥＲＲは正の値となる。
【００３９】
一方、間接波信号が直接波信号と逆位相でＧＰＳ受信機に到達した場合には（π＜θ＜２π）、直接波信号と間接波信号とは互いに弱め合う。そのため、図７に示すように、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値から間接波信号に対する相関値を減じた減算値として表される。この場合は、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相に対して進み位相となるため、コード位相誤差ＥＲＲは負の値となる。なお、間接波信号の相関値が直接波信号の相関値よりも大きい場合には相関値の減算値は負の値となるが、絶対値を計算しているために正の値として図示されている。
【００４０】
本実施形態では、マルチパス信号に対する上記の相関値の特性を考慮し、「ＰＥ値」と「ベクトル角θ」と呼ぶ２種類の指標値を用いてマルチパス信号の判定を行う。
【００４１】
図８は、ＰＥ値の算出方法の説明図であり、受信信号に対する相関結果の一例を示している。同図において、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上進んだ位相での相関値Ｐｎ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮチップだけ進んだ位相での相関値Ｐａから、次式（１）に従ってＰＥ値を算出する。
ＰＥ＝（Ｐｐ−Ｐｎ）／（Ｐａ−Ｐｎ） ・・・（１）
【００４２】
但し、“Ｎ”は“０＜Ｎ＜１”を満たす値であり、例えば図８に示すように、“Ｎ＝２／３”とすることができる。ＰＥ値は、相関値Ｐｎに対するＰｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐと、相関値Ｐｎに対する相関値Ｐａとの比率を表す。相関値Ｐｎは、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上離れた位相の相関値であるため、ノイズフロア（ノイズとみなす信号の相関値）に対する相関値であると言える。
【００４３】
本願発明者が実験を行った結果、このＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲとの間には次のような関係があることが分かった。図９は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、受信信号のＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。図９では、横軸を共通の時間軸として、実線がＰＥ値の時間変化を示し、破線がコード位相誤差ＥＲＲの時間変化を示す。
【００４４】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＧＰＳ受信機における受信信号は直接波信号のみでなる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲはほぼゼロであり、ＰＥ値は一定値である。これは、直接波信号の相関値のカーブの形状が時間経過によって変化しないためである。このマルチパスの影響が“無し”の状態、すなわち間接波信号が存在しない場合のＰＥ値のことを「ＰＥオフセット値」と定義し、“ＰＥoffset”と表記する。ＰＥオフセット値“ＰＥoffset”は、後に「ΔＰＥ値」と呼ぶ指標値を算出するために用いられる。
【００４５】
ＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードに応じて相関値の三角形の傾斜の程度が異なるため、ＰＥオフセット値は、ＧＰＳ衛星毎に異なる。また、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に応じて相関値の三角形の高さが異なるため、ＰＥオフセット値“ＰＥoffset”は、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に応じても変化する。従って、ＰＥオフセット値“ＰＥoffset”は、ＧＰＳ衛星の番号（ＰＲＮ番号）、及び、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に依存する値であると言える。
【００４６】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号は、直接波信号に間接波信号が重畳されたマルチパス信号となる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲ及びＰＥ値は、ともに時間経過に伴って変動する。これは、ＧＰＳ衛星やＧＰＳ受信機が移動することによりＧＰＳ衛星信号とＧＰＳ受信機との相対的な位置関係が変化し、間接波信号が変動することで、マルチパス信号のカーブの相関値の形状が変化するためである。つまり、図８における相関値Ｐｐ，Ｐａが変化するためである。このＰＥ値の変動はｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度関係やキャリア周波数の差によって決まる。
【００４７】
図９から、ＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲとはほぼ同様な時間変動をすることがわかる。つまり、コード位相誤差ＥＲＲが増加するとＰＥ値も増加し、逆に、コード位相誤差ＥＲＲが減少するとＰＥ値も減少する。前述したように、直接波信号と間接波信号との干渉の種類が増加的干渉であれば、コード位相誤差ＥＲＲは正の値となり、減殺的干渉であれば、コード位相誤差ＥＲＲが負の値となる。従って、増加的干渉であればＰＥ値は増加する方向に変化し、減殺的干渉であればＰＥ値は減少する方向に変化する。
【００４８】
次に、「ベクトル角θ」を定義する。ベクトル角θは、次のように定義される。図１０及び図１１は、直接波信号の相関結果の一例を示す図である。図１０は、直接波信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、図１１は、図１０における各コード位相の相関値Ｐを、横軸を相関値のＱ成分（直交成分）、縦軸を相関値のＩ成分（同相成分）とするＩＱ座標平面にプロットした図である。但し、相関値“Ｐ＝（Ｉ２＋Ｑ２）1／2”である。
【００４９】
図１１を見ると、直接波信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、原点Ｏを通る略直線状に分布している。すなわち、コード位相ＣＰ０，ＣＰ４の相関値Ｐ０，Ｐ４は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロであり、ＩＱ座標平面では原点Ｏにプロットされる。また、コード位相ＣＰ１〜ＣＰ３の相関値Ｐ１〜Ｐ３は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロでないため、原点Ｏから離れた位置にプロットされ、特に、相関値Ｐが最大となるコード位相（ピーク位相）ＣＰ２の相関値Ｐ２は、原点Ｏから最も遠い位置にプロットされる。
【００５０】
つまり、ピーク位相ＣＰ２から１チップ以上進んだ位相ＣＰ０から、ピーク位相ＣＰ２から１チップ以上遅れた位相ＣＰ４までの相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、原点Ｏから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に到達した後、再度、原点Ｏに戻るような略直線状の軌跡を描く。なお、この相関値Ｐが描く略直線状の軌跡は、同図ではＱ軸に対して約４５度の角度を成すこととしているが、直接波信号の搬送波の位相やＩＱ座標系のとり方等に応じて異なるものとなる。
【００５１】
図１２及び図１３は、図４及び図５に示した直接波信号に間接波信号を合成したマルチパス信号の相関結果である。図１２は、マルチパス信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、図１３は、図１２における各コード位相の相関値をＩＱ座標平面にプロットした図である。
【００５２】
図１３によれば、マルチパス信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において閉曲線の軌跡を描くように分布する。すなわち、コード位相ＣＰ０は、相関値Ｐ０のＩ成分及びＱ成分がともにゼロであり、ＩＱ座標平面の原点Ｏにプロットされる。また、コード位相ＣＰ１〜ＣＰ４の相関値Ｐ１〜Ｐ４は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロでないため、原点Ｏから離れた位置にプロットされ、特に、ピーク位相ＣＰ２の相関値Ｐ２は、原点Ｏから最も遠い位置にプロットされる。つまり、マルチパス信号の相関値Ｐは、原点Ｏから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に達した後、再度、原点Ｏに戻るような閉曲線の軌跡を描く。
【００５３】
また、マルチパス信号の相関値Ｐのうち、Ｅａｒｌｙ，Ｌａｔｅ相関値ＰのそれぞれをＩＱ座標平面にプロットすると、図１４及び図１５に示すようになる。図１４は、マルチパス信号に対する相関値を示し、図１５は、図１４における各コード位相の相関値をＩＱ座標平面にプロットした図である。
【００５４】
図１５において、原点ＯからＥａｒｌｙ相関値Ｐｅの位置に向う位置ベクトルを「Ｅａｒｌｙ相関ベクトル」とし、Ｌａｔｅ相関値Ｐｌの位置に向う位置ベクトルを「Ｌａｔｅ相関ベクトル」とする。そして、このＥａｒｌｙ相関ベクトルとＬａｔｅ相関ベクトルとの成す角度θを「ベクトル角」と定義する。なお、相関値Ｐｌ，Ｐｅは等しいため、ＩＱ座標平面におけるＥａｒｌｙ相関ベクトル及びＬａｔｅ相関ベクトルの大きさは等しい。
【００５５】
図１６は、マルチパスの影響が“有り”の状態から“無し”の状態に変化させた場合の、ベクトル角θとコード位相誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。図１６では、横軸を共通の時刻として、実線がベクトル角θの時間変化を示し、破線がコード位相誤差ＥＲＲの時間変化を示す。
【００５６】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、受信信号は直接波信号のみとなる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲはゼロであり、ベクトル角θは一定値（理論上ではゼロ）となる。これは、図１１に示したように、直接波信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、略直線状の軌跡を描くように分布するためである。なお、理論上では、直接波信号に対するＥａｒｌｙ相関値とＬａｔｅ相関値とは等しいためにベクトル角θはゼロであるが、実際には、所定の位相幅で位相をずらしながら相関演算を行うことから、ハードウェアの性能に応じて決まる一定値となる。
【００５７】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号はマルチパス信号となり、コード位相誤差ＥＲＲ及びベクトル角θは、ともに時間経過に従って変動する。このベクトル角θの変化は、ｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度の関係や、搬送波周波数の差によって決まる。また、マルチパスの影響が“有り”の状態では、ベクトル角θとコード位相誤差ＥＲＲとの間には、コード位相誤差ＥＲＲが大きくなるほど、ベクトル角θは、マルチパスの影響が“無し”の状態（ゼロに近い一定値）に近づき、逆に、コード位相誤差ＥＲＲが小さくなるほど、ベクトル角θは大きくなるように変化する。
【００５８】
このようなＰＥ値及びベクトル角θそれぞれとコード位相誤差ＥＲＲとの関係に基づいて、受信信号がマルチパス信号であるか否かを次のように判定する。すなわち、図１７に示すように、ＰＥ値及びベクトル角θに対して判定範囲を定める。図１７は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、コード位相誤差ＥＲＲ、ＰＥ値及びベクトル角θそれぞれの時間変化を示す図であり、横軸を共通の時間軸として、破線がコード位相誤差ＥＲＲの時間変化を示し、実線がＰＥ値の時間変化を示し、一点鎖線がベクトル角θの時間変化を示す。
【００５９】
図１７に示すように、ＰＥ値に対する判定範囲Ｂ，Ｃを定める。この判定範囲Ｂ，Ｃは中心値が共通な範囲であり、この中心値は、受信信号が直接波信号のみでなる場合のＰＥ値（すなわち、直接波信号に含まれるＣ／Ａコードに応じた所定値）に等しい。また、判定範囲Ｃの幅は、判定範囲Ｂの幅より大きく定められている。
【００６０】
ところで、直接波信号に対するＰＥ値は、当該直接波信号に含まれるＧＰＳ衛星信号のＣ／Ａコードに応じて異なる。このため、判定範囲Ｂ，Ｃの中心値は、捕捉対象のＧＰＳ衛星に応じて異なる値となる。また、ベクトル角θに対する判定範囲Ａを定める。この判定範囲Ａの中心値は、受信信号が直接波信号でなる場合のベクトル角θの値に等しい。
【００６１】
そして、「条件Ａ：ＰＥ値が判定範囲Ｂ外であり、且つ、ベクトル角θが判定範囲Ａ外である」或いは「条件Ｂ：ＰＥ値が判定範囲Ｃ外である」の少なくとも一方の条件を満たすならば、受信信号はマルチパス信号であると判断し、何れも満たさないならば、マルチパス信号でないと判断する。これは、次の理由による。
【００６２】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＰＥ値は、捕捉対象衛星に応じた一定値となり、また、ベクトル角θは一定値（理論上は、ゼロ）となる。つまり、「条件Ａ」及び「条件Ｂ」がともに満たされず、マルチパス信号でないと判定される。
【００６３】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、ＰＥ値はコード位相誤差ＥＲＲに略一致した変化をする。また、ベクトル角θの絶対値は、コード位相誤差ＥＲＲの絶対値が大きくなるに従って小さくなるとともに、コード位相誤差ＥＲＲの絶対値が小さくなるに従って大きくなるように変化する。つまり、コード位相誤差ＥＲＲとベクトル角θとの関係から、マルチパス信号であっても「条件Ａ」が満たされない場合がある。例えば、図１７において、時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５のそれぞれの付近の期間は、「条件Ａ」が満たされないが、コード位相誤差ＥＲＲの絶対値が大きい期間である。このため、「条件Ｂ」によって、ベクトル角θの値に関わらず、ＰＥ値がある程度大きい場合にはマルチパス信号であると判定する。
【００６４】
１−２．受信信号の信頼度判定
次に、受信信号の信頼度判定方法について説明する。「受信信号の信頼度」とは、ＧＰＳ衛星信号の受信信号を位置算出に使用することが許容される程度のことを意味する。つまり、受信信号の信頼度が高いほど、当該受信信号を位置算出に使用することが許容される程度が高いということである。
【００６５】
コード位相誤差ＥＲＲの変化の幅（変化の振幅）が小さいほど、コード位相誤差の補正によって真のコード位相に近づけることが容易であると言えるため、受信信号の信頼度は高いと言える。本実施形態では、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値として「ΔＰＬ値」と呼ぶ指標値を定義し、このΔＰＬ値を用いて受信信号の信頼度を判定する。ΔＰＬ値は、ＰＬ値と呼ぶ指標値を用いて算出する。以下、「ΔＰＬ値」の算出方法について説明する。
【００６６】
（１）ΔＰＬ値の算出
図１８は、ＰＬ値の算出方法の説明図であり、受信信号に対する相関結果の一例を示している。図１８において、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭチップ遅れた位相での相関値Ｐｂとを用いて、次式（２）に従ってＰＬ値を算出する。
ＰＬ＝Ｐｂ／Ｐｐ ・・・（２）
【００６７】
但し、“Ｍ”は“１≦Ｍ＜２”を満たす値であり、例えば図１８に示すように、“Ｍ＝１．４”とすることができる。つまり、ＰＬ値は、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から所定位相遅れた位相における相関値Ｐｂと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐとの比率を示す。
【００６８】
本願発明者が実験を行った結果、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からの遅れが１チップ未満である位相や２チップ以上遅れた位相と比べると、１チップ以上２チップ未満遅れた位相において間接波信号の影響が大きく現れ、相関値の絶対値が大きくなる傾向があることが分かった。そのため、本実施形態では、所定位相として“１チップ以上２チップ未満”遅れた位相（１≦Ｍ＜２）の相関値を用いてＰＬ値を算出することとする。
【００６９】
図１９〜図２２は、ＰＬ値が示す意味を説明するための図である。図１９は、ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ衛星信号が建物に反射してＧＰＳ受信機に到達することで、ＧＰＳ衛星信号を受信した信号がマルチパス信号となる場合を示している。最初に、直接波信号と間接波信号とが強め合う増加的干渉の場合に着目して説明する。図１９では、マルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離を「ΔＬ１」として説明する。
【００７０】
図２０は、図１９のマルチパス信号に対する相関結果の一例を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、合成波信号とのそれぞれの相関値のグラフを示している。図２０において、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐ１と、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭ（＝１．４）チップ遅れた位相における相関値Ｐｂ１とを用いてＰＬ値を算出すると、ＰＬ１＝Ｐｂ１／Ｐｐ１となる。
【００７１】
図２１は、図１９と同様に、ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ衛星信号が建物に反射してＧＰＳ受信機に到達することで、ＧＰＳ衛星信号の受信信号がマルチパス信号となる場合を示している。ここでも、直接波信号と間接波信号とが強め合う増加的干渉の場合に着目して説明する。図２１では、図１９と比べて、ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ衛星信号が建物に反射してＧＰＳ受信機に到達するまでの時間（伝搬時間）が長くなっている。これにより、遅延距離「ΔＬ２」が、図１９の遅延距離「ΔＬ１」と比べて長くなっている（ΔＬ２＞ΔＬ１）。
【００７２】
図２２は、図２１のマルチパス信号に対する相関結果を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、合成波信号とのそれぞれの相関値のグラフを示している。図２２では、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐ２と、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭ（＝１．４）チップ遅れた位相における相関値Ｐｂ２とを用いてＰＬ値を算出すると、ＰＬ２＝Ｐｂ２／Ｐｐ２となる。
【００７３】
間接波信号のピーク位相は、直接波信号のピーク位相よりも遅れる。また、ΔＬ２＞ΔＬ１であるため、図２２における間接波信号のピーク位相の遅れは、図２０における間接波信号のピーク位相の遅れよりも大きい。そのため、図２２では、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭ（＝１．４）チップ離れた位相における間接波信号の影響が、図２０の場合と比べて大きくなっており、相関値Ｐｂ２の大きさは、相関値Ｐｂ１よりも大きくなる。
【００７４】
これにより、Ｐｐ１に対するＰｂ１の割合と、Ｐｐ２に対するＰｂ２の割合とを比較すると、Ｐｐ２に対するＰｂ２の割合の方が大きくなる。つまり、式（２）のＰＬ値の定義式より、ＰＬ２＞ＰＬ１となる。従って、ΔＬ２＞ΔＬ１であればＰＬ２＞ＰＬ１となり、遅延距離ΔＬが大きいほどＰＬ値は大きくなる関係が成立する。つまり、遅延距離ΔＬとＰＬ値との間には正の相関があることが予想される。
【００７５】
上記の相関関係を証明するために、干渉の種類が増加的干渉である場合と減殺的干渉である場合とのそれぞれについて、遅延距離ΔＬとＰＬ値との関係を考察してみた。図２３が、干渉の種類が増加的干渉である場合の考察結果であり、図２４が、干渉の種類が減殺的干渉である場合の考察結果である。それぞれの場合について、遅延距離をΔＬ１〜ΔＬ４まで徐々に長くしていき、各遅延距離ΔＬにおける相関値のグラフを描いてみた。各図において、（１）は遅延距離ΔＬ１の場合を示し、（２）は遅延距離ΔＬ２の場合を示し、（３）は遅延距離ΔＬ３の場合を示し、（４）は遅延距離ΔＬ４の場合を示す。なお、図２３及び図２４における遅延距離ΔＬ（ΔＬ１〜ΔＬ４）と、図１９〜図２２における遅延距離ΔＬ（ΔＬ１及びΔＬ２）とは、図示上無関係である。
【００７６】
干渉の種類が増加的干渉である場合は、直接波信号と間接波信号とは強め合う関係となる。従って、図２３に示すように、合成波信号の相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との和として表される。遅延距離ΔＬが長くなるにつれて、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭ（＝１．４）チップ遅れた位相における間接波信号の影響が大きくなることがわかる。具体的には、最初はほぼゼロであった相関値Ｐｂが、遅延距離ΔＬが長くなるにつれて、間接波信号に対する相関値の山を頂点に向かって登り始める。これにより、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐに対する相関値Ｐｂの割合が徐々に増加し、ＰＬ値は増加していく。従って、増加的干渉の場合は、遅延距離ΔＬとＰＬ値とは正の相関を有することがわかる。
【００７７】
次に、干渉の種類が減殺的干渉である場合は、直接波信号と間接波信号とは弱め合う関係となる。従って、図２４に示すように、合成波信号の相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との差分として表される。減殺的干渉の場合も、遅延距離ΔＬが長くなるにつれて、相関値Ｐｂが間接波信号に対する相関値の山を頂点に向かって登り始め、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐに対する相関値Ｐｂの割合が徐々に増加し、ＰＬ値は増加していく。従って、減殺的干渉の場合も、遅延距離ΔＬとＰＬ値とは正の相関を有することがわかる。
【００７８】
次に、ＰＬ値とコード位相誤差ＥＲＲとの関係について説明する。図２５は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させてシミュレーション実験を行った場合の、受信信号のＰＬ値とコード位相誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。図２５では、横軸を共通の時間軸として、実線がＰＬ値の時間変化を示し、破線がコード位相誤差ＥＲＲの時間変化を示す。
【００７９】
この図を見ると、マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＧＰＳ受信機における受信信号は直接波信号のみでなる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲはほぼゼロであり、ＰＬ値もゼロに近い所定値となる。これは、図１８に示したように、受信信号が直接波信号のみでなる場合はＰｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上離れた位相での相関値はほぼゼロであり、式（２）のＰＬ値の定義式において“Ｐｂ≒０”となるためである。このマルチパスの影響が“無し”の状態、すなわち間接波信号が存在しない場合のＰＬ値のことを「ＰＬオフセット値」と定義し、“ＰＬoffset”と表記する。このＰＬオフセット値“ＰＬoffset”は、後に「ΔＰＬ値」と呼ぶ指標値を算出するために用いられる。
【００８０】
ＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードに応じて相関値の三角形の傾斜の程度が異なるため、ＰＬオフセット値は、ＧＰＳ衛星毎に異なる。また、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に応じて相関値の三角形の高さが異なるため、ＰＬオフセット値“ＰＬoffset”は、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に応じても変化する。すなわち、ＰＬオフセット値“ＰＬoffset”は、ＧＰＳ衛星の番号（ＰＲＮ番号）、及び、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に依存する値である。
【００８１】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号は、直接波信号に間接波信号が重畳されたマルチパス信号となる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲ及びＰＬ値は、ともに時間経過に伴って変動する。ＰＬ値の変動はｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度や搬送距離の差によって決まる。
【００８２】
また、図２５から、ＰＬ値とコード位相誤差ＥＲＲとは、ほぼ逆の時間変動をすることがわかる。つまり、コード位相誤差ＥＲＲが増加するとＰＬ値は減少し、逆に、コード位相誤差ＥＲＲが減少するとＰＬ値は増加する。前述したように、直接波信号と間接波信号との干渉の種類が増加的干渉である場合は、コード位相誤差ＥＲＲは正の値となり、減殺的干渉である場合は、コード位相誤差ＥＲＲは負の値となる。また、式（２）より、ＰＬ値はゼロ以上の値として算出される（ＰＬ≧０）。そして、増加的干渉の場合は、ＰＬ値は減少する方向に変化し、減殺的干渉の場合は、ＰＬ値は増加する方向に変化する。
【００８３】
このように、ＰＬ値は、直接波信号と間接波信号の干渉の種類（増加的干渉／減殺的干渉）によって増減の方向が変化する。その一方で、受信信号の信号強度は時々刻々と変化しており、ＰＬ値は、直接波信号と間接波信号の信号強度関係によって増減の大きさ（総体的な大きさ）が変化する。このため、ＰＬ値の変化を観測したとしても、その変化が、直接波信号と間接波信号の干渉の種類の違いに起因するものであるのか、信号強度の変化に起因するものであるのかを区別することができない。
【００８４】
そこで、本実施形態では、ＰＬ値からＰＬオフセット値“ＰＬoffset”を減算した値を「ΔＰＬ値」と定義し、このΔＰＬ値を用いて受信信号の信頼度判定を行う。すなわち、「ΔＰＬ＝ＰＬ−ＰＬoffset」の算出式に従ってΔＰＬ値を算出する。図２５のＰＬ値の増減変化において、ＰＬ値が増加する方向に変化してＰＬオフセット値“ＰＬoffset”よりも大きくなると（ＰＬ＞ＰＬoffset）、ΔＰＬ値は正の値となる（ΔＰＬ＞０）。それに対して、ＰＬ値が減少する方向に変化してＰＬオフセット値“ＰＬoffset”よりも小さくなると（ＰＬ＜ＰＬoffset）、ΔＰＬ値は負の値となる（ΔＰＬ＜０）。ΔＰＬ値は、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値の一種である。
【００８５】
（２）信頼度判定
遅延距離ΔＬが長くなるほど、ΔＰＬ値の総体的な大きさは大きくなる傾向がある。また、遅延距離ΔＬとコード位相誤差ＥＲＲとの関係に着目すると、遅延距離ΔＬが長くなるほど、コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅は小さくなる傾向がある。このことから、ΔＰＬ値の総体的な大きさが大きくなるほど、コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅は小さくなると言える。コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅が小さいということは、コード位相を真値に近づけやすいということである。よって、ΔＰＬ値が総体的に大きな値であるほど、コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅が小さく、受信信号の信頼度は高くなると言える。
【００８６】
そこで、本実施形態では、ΔＰＬ値に対する閾値判定を行い、受信信号の信頼度を「高」と「低」の何れかに分類する。すなわち、ΔＰＬ値が所定の信頼度判定用閾値以上（又は信頼度判定用閾値超）であるか、信頼度判定用閾値未満（又は信頼度判定用閾値以下）であるかを判定する。そして、前者の場合は受信信号の信頼度を「高」と判定し、後者の場合は受信信号の信頼度を「低」と判定する。
【００８７】
図２６は、ΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例を示すグラフである。ある１つのＧＰＳ衛星に着目し、遅延距離ΔＬを“０．１〜１．０チップ”まで０．１チップ刻みで変化させて、各々の遅延距離ΔＬにおけるΔＰＬ値を調べる実験を行った。ここでは、直接波信号と間接波信号との位相差を“０°〜３６０°”まで１０秒で一周するように変化させた場合のΔＰＬ値の時間変化をプロットした。図２６において、横軸は位相差（時間）を示し、縦軸はΔＰＬ値を示す。
【００８８】
図２６を見ると、ΔＰＬ値は位相差に応じて上下に振動しており、遅延距離ΔＬに関わらず、増減の変化傾向は同じであることがわかる。特徴的であるのは、ΔＰＬ値が、全体的にバイアスがかかったような値となっていることである。遅延距離ΔＬが長くなるほど、ΔＰＬ値の値は総体的に大きくなる傾向がある。
【００８９】
図２７は、ＧＰＳ衛星毎にΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例を示すグラフである。遅延距離ΔＬを固定して、ＧＰＳ衛星毎のΔＰＬ値の変化傾向を調べる実験を行った。この実験では、ＰＲＮ番号“１７”、“２６”、“２８”の３つのＧＰＳ衛星を抽出してΔＰＬ値を調べた。この実験でも、直接波信号と間接波信号との位相差を“０°〜３６０°”まで１０秒で一周するように変化させた場合のΔＰＬ値の時間変化をプロットした。図２７において、横軸は位相差（時間）を示し、縦軸はΔＰＬ値を示す。
【００９０】
この図を見ると、ΔＰＬ値の増減の変化傾向は、ＧＰＳ衛星に関わらず同じであることがわかる。しかし、ＧＰＳ衛星に応じて、ΔＰＬ値の増減変化の振幅が異なっていることもわかる。つまり、ΔＰＬ値の増減のタイミングは各ＧＰＳ衛星についてほぼ同じであるが、その増減変化の振幅は衛星毎に異なっている。そこで、全てのＧＰＳ衛星についてΔＰＬ値の増減変化を調べる実験を行ったところ、ΔＰＬ値の増減変化の振幅が、大きく３つのグループに分類可能であることがわかった。
【００９１】
図２８〜図３０は、各ＧＰＳ衛星について計測したΔＰＬ値を、その増減変化の振幅に応じてグループ分けした結果を示す図である。ΔＰＬ値の振幅が大きい衛星グループを「第１の衛星グループ（ΔＰＬ値の振幅 大）」、ΔＰＬ値の振幅が中程度の衛星グループを「第２の衛星グループ（ΔＰＬ値の振幅 中）」、ΔＰＬ値の振幅が小さい衛星グループを「第３の衛星グループ（ΔＰＬ値の振幅 小）」とし、それぞれの衛星グループの結果を図２８〜図３０に示す。これらの図において、横軸は位相差（時間）を示し、縦軸はΔＰＬ値を示す。
【００９２】
これらの図を見ると、ΔＰＬ値の最大値から最小値までの増減変化の幅（振幅の２倍）は、図２８の第１の衛星グループではおよそ“３５”となっている。また、図２９の第２の衛星グループではおよそ“２５〜３５”となっており、図３０の第３の衛星グループではおよそ“２０以下”となっている。この結果から、衛星グループ間でΔＰＬ値の増減変化の振幅が異なることがわかる。本願発明者は、このような結果が得られた理由を考察した。
【００９３】
Ｃ／ＡコードはＧＰＳ衛星（ＰＲＮ番号）毎に固有のコードである。つまり、Ｃ／Ａコードは１０２３チップでなるが、各チップの値（以下、「チップ値」と称す。）の変化パターンは、ＧＰＳ衛星（ＰＲＮ番号）毎に異なる。本願発明者は、この各Ｃ／Ａコードのチップ値の変化パターンが、ΔＰＬ値の増減変化の振幅と関連しているのではないかと推測した。そこで、Ｃ／Ａコードのチップ値の変化パターンを調べてみた。
【００９４】
図３１は、Ｃ／Ａコードのチップ値の変化パターンを調べた実験結果の一例を示す図である。図３１において、横軸は“１〜３２”までのＰＲＮ番号を示す。また、縦軸は当該ＰＲＮ番号のＣ／Ａコードについて、同じチップ値が３回以上連続した回数（以下、単に「連続回数」と称す。）“Ｓ”を示す。このグラフを見ると、連続回数“Ｓ”はＰＲＮ番号毎に異なるものの、大きくは、“Ｓ＞２５５”のグループと、“Ｓ＝２５４又は２５５”のグループと、“Ｓ＜２５４”のグループとに分類可能であることがわかる。
【００９５】
具体的には、ＰＲＮ番号｛７，１０，１５，１７，１８，２１，２４，３０｝は“Ｓ＞２５５”のグループに属し、ＰＲＮ番号｛１，２，３，５，９，１１，１２，１３，１４，２０，２３，２５，２６，２７，２９，３１，３２｝は“Ｓ＝２５４又は２５５”のグループに属し、ＰＲＮ番号｛４，６，８，１６，１９，２２，２８｝は“Ｓ＜２５４”のグループに属する。この連続回数に応じて分類した３つのグループと、図２８〜図３０に示した第１〜第３の衛星グループとを比較すると、ＰＲＮ番号“８”及び“２４”を除いて同じ分類となっていることがわかる。このことから、Ｃ／Ａコードの同じチップ値の連続回数とΔＰＬ値の増減変化の振幅との間には関連性があることが予想される。
【００９６】
図３２は、上記の関連性についての考察結果の説明図である。本願発明者は、Ｃ／Ａコードの同じチップ値の連続回数が、受信Ｃ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関演算に効いてくるものと考え、以下の結論を得た。図３２では、受信Ｃ／ＡコードとＰＲＮ番号及びコード位相がぴったり一致したレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行う場合について説明する。最上段にレプリカＣ／Ａコードを示し、２段目に受信Ｃ／Ａコードを示す。
【００９７】
ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星信号の信号処理を行う際には、受信回路内の前段部分において受信信号をフィルターに通過させて、高域の周波数の信号を減衰させることが一般的である。このフィルターの作用により、受信Ｃ／Ａコードの形状は最上段のレプリカＣ／Ａコードのような理想的なパルス波形とはならず、２段目に示すような角が取れた鈍った形状となる。この場合、受信Ｃ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行うと、相関のロスが発生する。
【００９８】
相関演算を行う際には、例えば図３３に示すように、受信Ｃ／Ａコード及びレプリカＣ／Ａコードを、それぞれＣ／Ａコードのチップ周期の１／ｎ（ｎは２以上の整数）のサンプリング間隔でサンプリングする。つまり、Ｃ／Ａコードのコード長１０２３チップを、１チップの１／ｎの間隔（１／ｎチップ間隔）でサンプリングする。図３３では、サンプルタイミングを下向きの矢印で示している。そして、各サンプルタイミングについて、受信Ｃ／Ａコードのサンプリング値とレプリカＣ／Ａコードのサンプリング値とを乗算し、これらの乗算結果を合算することで、相関値を算出する。
【００９９】
受信Ｃ／Ａコードの位相とレプリカＣ／Ａコードの位相とがぴったり一致していれば、受信Ｃ／Ａコードのサンプリング値（１又は−１）と、レプリカＣ／Ａコードのサンプリング値（１又は−１）との乗算により、各サンプルタイミングにおける乗算結果は“１＝１×１又は（−１）×（−１）”となるはずである。しかし、受信Ｃ／Ａコードの形状が鈍っているために、鈍った部分のサンプルタイミングにおいて乗算結果が“１”とはならない場合がある。このような相関のロスにより、最終的に得られる相関値は理想値よりも小さくなり得る。
【０１００】
相関のロスは、チップ値が“０”から“１”に立ち上がる部分と、“１”から“０”に立ち下がる部分とにおいて生ずる。この場合、同じチップ値の連続回数“Ｓ”が多ければ、それだけ相関のロスは少なくなる。例えば、図３２において、連続回数“１回”のチップ部分では、当該チップの両側部分において相関のロスが生ずるため、当該チップ部分における相関のロスは大きくなる。それに対して、連続回数“２回”のチップ部分では、連続する２チップの両側部分で相関のロスは生ずるものの、中心部分では相関のロスは生じない。さらに、連続回数“３回”のチップ部分では、連続する３チップのうちの真ん中のチップでは相関のロスは全く生じない。
【０１０１】
図３４は、上記の相関のロスと相関値の形状との関係を示す図である。相関のロスが多くなると、最終的に得られる相関値はそれだけ小さくなる。そのため、相関のロスが少ない場合と比べて、相関のロスが多い場合は、相関ピーク値は小さくなる。また、相関のロスが多い場合は、各サンプルタイミングにおいて乗算結果が正確に求まらないことに加えて、位相ずれの許容量が大きくなる。つまり、レプリカＣ／Ａコードの位相が受信Ｃ／Ａコードの位相と多少ずれていても、ある程度広範なサンプルタイミングにおいて乗算結果が値を持ってしまう場合がある。その結果、相関ピークの山の幅（ピーク位相を中心とするコード位相幅）は、相関のロスが多いほど広くなる傾向がある。
【０１０２】
ＰＬ値は、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から所定位相遅れた位相における相関値Ｐｂと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐとの比率である。そのため、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐが小さく、相関値Ｐｂが大きいほど、ＰＬ値は大きくなる。相関のロスが多いほど、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐは小さくなり、相関値Ｐｂが大きくなるため、ＰＬ値は大きくなる。従って、相関のロスが少ない場合と比べて、相関のロスが多い場合の方がＰＬ値は相対的に大きくなると考えられる。
【０１０３】
ＰＬ値が大きくなると、ΔＰＬ値も大きくなる傾向がある。そのため、相関のロスが多いほど、ΔＰＬ値は大きくなる傾向がある。ΔＰＬ値は直接波信号と間接波信号との位相差によって変動するが、相関のロスが多いほどΔＰＬ値の最大値が高くなり、ΔＰＬ値の増減変化の振幅も大きくなると考えられる。先に述べたように、相関のロスが多くなるのは、Ｃ／Ａコードの同じチップ値の連続回数が少ない場合である。よって、Ｃ／Ａコードの同じチップ値の連続回数が少ない衛星グループほどΔＰＬ値の変化の振幅は大きくなり、同じチップ値の連続回数が多い衛星グループほどΔＰＬ値の変化の振幅は小さくなると考えられる。
【０１０４】
ここまで衛星グループとΔＰＬ値の増減変化の振幅との関係性について考察した。このように衛星グループ毎にΔＰＬ値の振幅が異なるため、ΔＰＬ値を衛星グループ間で区別（差別化）するためには、信頼度判定用閾値を衛星グループ毎に設定する必要がある。信頼度判定用閾値は、各衛星グループについて観測されたΔＰＬ値の増減変化の振幅に基づいて、適切な値を選択・設定すればよい。
【０１０５】
また、ΔＰＬ値は増減変化するため、ΔＰＬ値が増加する方向に変化する場合と、減少する方向に変化する場合とで、異なる閾値を設定することが適切である。例えば、ΔＰＬ値の最大値と最小値に着目して考えると分かり易い。同じ位相差で考えた場合に、衛星グループ間でΔＰＬ値の最大値同士を区別するためには、ΔＰＬ値の振幅が大きい衛星グループほど閾値を大きく設定することが必要となる。それに対して、同じ位相差で考えた場合に、衛星グループ間でΔＰＬ値の最小値同士を区別するためには、ΔＰＬ値の振幅が大きい衛星グループほど閾値を小さく設定することが必要となる。
【０１０６】
そこで、本実施形態では、直接波信号と間接波信号との干渉の種類に応じて、ΔＰＬ値に対する閾値条件を変更する。干渉の種類に応じてΔＰＬ値の増減の方向が変化するためである。干渉の種類が増加的干渉である場合は、ΔＰＬ値は減少する方向に変化する。それに対して、干渉の種類が減殺的干渉である場合は、ΔＰＬ値は増加する方向に変化する。
【０１０７】
本実施形態では、直接波信号と間接波信号との干渉の種類を、式（１）のＰＥ値からＰＥオフセット値を減算した「ΔＰＥ値」と呼ぶ指標値を用いて検出する。すなわち、「ΔＰＥ＝ＰＥ−ＰＥoffset」の算出式に従ってΔＰＥ値を算出する。ここでは図示及び詳細な説明を省略するが、干渉の種類が増加的干渉である場合は、ΔＰＥ値は正の値となる。それに対して、干渉の種類が減殺的干渉である場合は、ΔＰＥ値は負の値となる。
【０１０８】
以上をまとめると、ΔＰＥ値が正の場合は（ΔＰＥ≧０）、干渉の種類が増加的干渉であり、ΔＰＬ値は減少する方向に変化する。そのため、ΔＰＬ値の変化の振幅が大きい衛星グループほど信頼度判定用閾値を小さく設定する（第１の閾値条件）。これは、干渉の種類が増加的干渉である場合の閾値条件（第１の閾値条件）を、ΔＰＬ値の変化の振幅と信頼度判定用閾値とが負の相関を有するように定めておくことに相当する。
【０１０９】
それに対して、ΔＰＥ値が負の場合は（ΔＰＥ＜０）、干渉の種類が減殺的干渉であり、ΔＰＬ値は増加する方向に変化する。そのため、ΔＰＬ値の変化の振幅が大きい衛星グループほど信頼度判定用閾値を大きく設定する（第２の閾値条件）。これは、干渉の種類が減殺的干渉である場合の閾値条件（第２の閾値条件）を、ΔＰＬ値の変化の振幅と信頼度判定用閾値とが正の相関を有するように定めておくことに相当する。
【０１１０】
１−３．コード位相誤差の算出
次に、コード位相の算出方法について説明する。ΔＰＬ値が大きいほど受信信号の信頼度は高くなり、受信信号の信頼度が高いほど、コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅は小さくなる。つまり、受信信号の信頼度は、コード位相誤差ＥＲＲの振幅の大きさと関係がある。また、直接波信号と間接波信号とが強め合う場合は（増加的干渉）、コード位相誤差ＥＲＲが正の値となり、直接波信号と間接波信号とが弱め合う場合は（減殺的干渉）、コード位相誤差ＥＲＲが負となる。つまり、直接波信号と間接波信号との干渉の種類は、コード位相誤差ＥＲＲの正負の符号と関係がある。
【０１１１】
本願発明者は、これらの知見に基づいて、（ａ）直接波信号と間接波信号との干渉の種類、（ｂ）受信信号の信頼度、の２つの要素に基づいて、それぞれ算出方法を変えてコード位相誤差ＥＲＲを算出することが適切であると判断した。（ａ）直接波信号と間接波信号との干渉の種類はΔＰＥ値に基づいて判定することができ、（ｂ）受信信号の信頼度はΔＰＬ値に基づいて判定することができる。
【０１１２】
より具体的には、（Ａ）ΔＰＥ値の符号が「正」＆受信信号の信頼度が「高」、（Ｂ）ΔＰＥ値の符号が「正」＆受信信号の信頼度が「低」、（Ｃ）ΔＰＥ値の符号が「負」＆受信信号の信頼度が「高」、（Ｄ）ΔＰＥ値の符号が「負」＆受信信号の信頼度が「低」、の４種類のパターンそれぞれについて、コード位相誤差ＥＲＲを算出するためのモデル式を用意する。例えば、次式（３）〜（６）のような誤差モデル式を用意する。
【０１１３】
ＥＲＲ＝ａ1・ΔＰＥ＋ｂ1（ΔＰＥ≧０、且つ、受信信号の信頼度 高）・・（３）
ＥＲＲ＝ａ2・ΔＰＥ＋ｂ2（ΔＰＥ≧０、且つ、受信信号の信頼度 低）・・（４）
ＥＲＲ＝ａ3・ΔＰＥ＋ｂ3（ΔＰＥ＜０、且つ、受信信号の信頼度 高）・・（５）
ＥＲＲ＝ａ4・ΔＰＥ＋ｂ4（ΔＰＥ＜０、且つ、受信信号の信頼度 低）・・（６）
但し、「ａ1」〜「ａ4」、「ｂ1」〜「ｂ4」は、それぞれの誤差モデル式に応じた係数である。これらの誤差モデル式は、ΔＰＥ値及びコード位相誤差ＥＲＲのサンプルデータに対して、例えば最小二乗法を適用するなどして求めておくことができる。
【０１１４】
そして、ΔＰＥ値の正負及び受信信号の信頼度に基づいて、誤差モデル式を択一的に選択してコード位相誤差ＥＲＲを算出する。すなわち、選択した誤差モデル式にΔＰＥ値を代入することで、コード位相誤差ＥＲＲを算出する。コード位相誤差ＥＲＲを算出したならば、相関演算により取得したコード位相からコード位相誤差ＥＲＲを減算することで、コード位相誤差ＥＲＲを補正する。
【０１１５】
このようにして算出したコード位相は、誤差が補正された正確性の高いコード位相となる。従って、当該コード位相を用いてＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機間の擬似距離を算出し、位置算出計算に利用することで、位置算出の正確性を向上させることができる。
【０１１６】
２．実験結果
図３５〜図３７は、上記の原理に従ってコード位相誤差ＥＲＲを算出した実験結果の一例を示す図である。原理で述べた第１〜第３の衛星グループそれぞれについて実験を行った。図３５に第１の衛星グループについて算出したコード位相誤差ＥＲＲを、図３６に第２の衛星グループについて算出したコード位相誤差ＥＲＲを、図３７に第３の衛星グループについて算出したコード位相誤差ＥＲＲをそれぞれ示す。遅延距離ΔＬを“０．２チップ〜１．０チップ”まで０．１チップ刻みで変化させて、各遅延距離ΔＬにおけるコード位相誤差ＥＲＲの変化を観測した。コード位相誤差ＥＲＲの真値を三角形のプロットで示し、算出したコード位相誤差ＥＲＲの推定値を矩形のプロットで示す。
【０１１７】
これらの図を見ると、遅延距離ΔＬが“０．２チップ”の場合は、推定値の真値に対する追従性はさほど良くないが、遅延距離ΔＬが“０．３チップ以上”になると、推定値の真値に対する追従性が良くなっていることがわかる。特に、各衛星グループについて、遅延距離ΔＬが“１．０チップ”の場合は推定値が真値とほぼ一致しており、非常に良好な結果が得られていることがわかる。アーバンキャニオン環境のように周囲が高層ビル等の高い建物に囲まれた環境では、遅延距離ΔＬは長くなる傾向にある。そのため、本実施形態のコード位相誤差算出方法は、マルチパス環境において有用であることがわかる。
【０１１８】
３．実施例
次に、上記の原理に従って、マルチパス信号の判定、受信信号の信頼度判定及びコード位相誤差の算出を行って位置を算出する位置算出装置の実施例について説明する。ここでは、位置算出装置を具備した電子機器の一種である携帯型電話機を例に挙げて説明する。
【０１１９】
３−１．携帯型電話機の機能構成
図３８は、本実施例における携帯型電話機１の機能構成の一例を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ５と、ＧＰＳ受信部１０と、ホスト処理部３０と、操作部４０と、表示部５０と、携帯電話用アンテナ６０と、携帯電話用無線通信回路部７０と、記憶部８０と、時計部９０とを備えて構成される。
【０１２０】
ＧＰＳアンテナ５は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信信号をＧＰＳ受信部１０に出力する。
【０１２１】
ＧＰＳ受信部１０は、ＧＰＳアンテナ５から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の位置を計測する位置算出回路或いは位置算出装置であり、いわゆるＧＰＳ受信装置に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部１０は、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とを備えて構成される。なお、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【０１２２】
ＲＦ受信回路部１１は、ＲＦ信号の受信回路である。回路構成としては、例えば、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、デジタル信号を処理する受信回路を構成してもよい。また、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をアナログ信号のまま信号処理し、最終的にＡ／Ｄ変換することでデジタル信号をベースバンド処理回路部２０に出力する構成としてもよい。
【０１２３】
後者の場合には、例えば、次のようにＲＦ受信回路部１１を構成することができる。すなわち、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部２０に出力する。
【０１２４】
ベースバンド処理回路部２０は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉し、ＧＰＳ衛星信号から取り出した衛星軌道データや時刻データ等に基づいて、所定の位置算出計算を行って携帯型電話機１の位置（位置座標）を算出する処理回路ブロックである。
【０１２５】
本実施形態において、ベースバンド処理回路部２０は、ＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う相関演算部や、相関演算部から出力される相関値に基づいて受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定する判定部や、その判定基準をＧＰＳ衛星に応じて変更する変更部として機能する。ベースバンド処理回路部２０は、受信信号信頼度判定装置であるとも言える。
【０１２６】
ホスト処理部３０は、記憶部８０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサーである。ホスト処理部３０は、ベースバンド処理回路部２０から取得した位置座標をもとに、表示部５０に現在位置を指し示した地図を表示させたり、その位置座標を各種のアプリケーション処理に利用する。
【０１２７】
操作部４０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホスト処理部３０に出力する。この操作部４０の操作により、通話要求やメール送受信要求、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。
【０１２８】
表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホスト処理部３０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部５０には、位置表示画面や時刻情報等が表示される。
【０１２９】
携帯電話用アンテナ６０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【０１３０】
携帯電話用無線通信回路部７０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【０１３１】
記憶部８０は、ホスト処理部３０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、各種アプリケーション処理を実行するための各種プログラムやデータ等を記憶する記憶装置である。
【０１３２】
時計部９０は、携帯型電話機１の内部時計であり、水晶発振器等の発振回路を備えて構成される。時計部９０の計時時刻は、ベースバンド処理回路部２０及びホスト処理部３０に随時出力される。
【０１３３】
３−２．ベースバンド処理回路部の回路構成
図３９は、ベースバンド処理回路部２０の回路構成の一例を示す図であり、本実施例に係わる回路ブロックを中心に記載した図である。ベースバンド処理回路部２０は、例えば、乗算部２１と、キャリア除去用信号発生部２２と、相関演算部２３と、レプリカコード発生部２４と、処理部２５と、記憶部２７とを備えて構成される。
【０１３４】
乗算部２１は、キャリア除去用信号発生部２２により生成・発生されたキャリア除去用信号をＩ相及びＱ相の受信信号である受信ＩＱ信号に乗算することで、受信ＩＱ信号から搬送波（キャリア）を除去する回路部であり、乗算器等を有して構成される。
【０１３５】
なお、受信信号のＩＱ成分の分離（ＩＱ分離）を行う回路ブロックについては図示を省略するが、例えば、ＲＦ受信回路部１１において受信信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンする際に、位相が９０度異なる局部発振信号を受信信号に乗算することでＩＱ分離を行うこととすればよい。また、ＲＦ受信回路部１１から出力される信号がＩＦ信号である場合には、ＩＦ周波数のキャリア除去用信号を生成すればよい。このように、ＲＦ受信回路部１１が受信信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンする場合も、本実施形態を実質的に同一に適用可能である。
【０１３６】
キャリア除去用信号発生部２２は、ＧＰＳ衛星信号のキャリア信号の周波数と同一の周波数のキャリア除去用信号を生成する回路であり、キャリアＮＣＯ（Numerical Controlled Oscillator）等の発振器を有して構成される。受信ＩＱ信号がＩＦ信号である場合には、ＩＦ周波数の信号を生成する。キャリア除去用信号発生部２２は、Ｉ相の受信信号に対するＩ相キャリア除去用信号と、Ｑ相の受信信号に対するＱ相キャリア除去用信号とを生成して、乗算部２１にそれぞれ出力する。Ｑ相キャリア除去用信号は、Ｉ相キャリア除去用信号と位相が９０度異なる信号である。
【０１３７】
キャリア除去用信号発生部２２により発生されたキャリア除去用信号が乗算部２１において受信ＩＱ信号に乗算されることで、受信ＩＱ信号の復調（検波）が行われ、キャリアが除去された受信コード信号が生成・出力される。すなわち、乗算部２１において、Ｉ相の受信信号にＩ相のキャリア除去用信号を乗算されることで、Ｉ相の受信コード信号が生成されるとともに、Ｑ相の受信信号にＱ相のキャリア除去用信号が乗算されることでＱ相の受信コード信号が生成される。乗算部２１及びキャリア除去用信号発生部２２は、復調部（検波部）であるとも言える。
【０１３８】
相関演算部２３は、乗算部２１から出力されたＩ相及びＱ相の受信コード信号と、レプリカコード発生部２４により生成・発生されたレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行う回路部であり、複数の相関器（コリレーター）等を有して構成される。相関演算部２３は、Ｉ相及びＱ相の受信コード信号それぞれに対して、レプリカコード発生部２４により生成された３種類のレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行って、Ｅａｒｌｙ，Ｐｕｎｃｔｕａｌ，Ｌａｔｅの３種類の相関値を得る。
【０１３９】
レプリカコード発生部２４は、Ｃ／Ａコードを模擬したレプリカであるレプリカＣ／Ａコードを生成・発生する回路部であり、コードＮＣＯ等の発振器を有して構成される。レプリカコード発生部２４は、処理部２５から指示されたＰＲＮ番号（衛星番号）に応じて、Ｅａｒｌｙ，Ｐｕｎｃｔｕａｌ，Ｌａｔｅの３種類のレプリカＣ／Ａコードを生成・発生して、相関演算部２３に出力する。
【０１４０】
処理部２５は、ベースバンド処理回路部２０の各機能部を統括的に制御する制御装置及び演算装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを有して構成される。処理部２５は、主要な機能部として、衛星信号捕捉部２５１と、位置算出部２５３とを有する。
【０１４１】
衛星信号捕捉部２５１は、相関演算部２３から出力される周波数方向及び位相方向の相関演算結果に対するピーク判定を行って、受信信号の周波数（受信周波数）及び受信したＣ／Ａコードの位相（コード位相）をメジャメント情報として検出する。メジャメント情報は、主として位置算出等に利用される。
【０１４２】
位置算出部２５３は、衛星信号捕捉部２５１により各捕捉衛星について検出・取得されたメジャメント情報を用いて、擬似距離を利用した公知の位置算出計算を行って携帯型電話機１の位置を算出する。そして、算出した位置をホスト処理部３０に出力する。
【０１４３】
記憶部２７は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置（メモリー）によって構成され、ベースバンド処理回路部２０のシステムプログラムや、衛星信号捕捉機能、位置算出機能等の各種機能を実現するための各種プログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。
【０１４４】
図３９に示すように、記憶部２７には、プログラムとして、処理部２５により読み出され、ベースバンド処理（図４６参照）として実行されるベースバンド処理プログラム２７１が記憶されている。ベースバンド処理プログラム２７１は、マルチパス信号判定プログラム２７１１と、マルチパス信号信頼度判定プログラム２７１３と、コード位相誤差算出プログラム２７１５とをサブルーチンとして含む。
【０１４５】
また、記憶部２７には、データとして、衛星軌道データ２７２と、フラグ判定範囲テーブル２７３と、オフセット値テーブル２７４と、衛星グループテーブル２７５と、信頼度判定用閾値テーブル２７６と、コード位相誤差モデル式テーブル２７７と、捕捉対象衛星別データベース２７８とが記憶される。
【０１４６】
衛星軌道データ２７２は、全てのＧＰＳ衛星の概略の衛星軌道情報を記憶したアルマナックや、各ＧＰＳ衛星それぞれについて詳細な衛星軌道情報を記憶したエフェメリス等のデータである。この衛星軌道データ２７２は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号をデコードすることで取得する他、例えば携帯型電話機１の基地局やアシストサーバーからアシストデータとして取得する。
【０１４７】
図４０は、フラグ判定範囲テーブル２７３のテーブル構成の一例を示す図である。フラグ判定範囲テーブル２７３には、各ＧＰＳ衛星と対応付けて、判定範囲Ａ〜Ｃそれぞれの中心値と、この中心値を基準とした正方向及び負方向それぞれへの幅とが対応付けて記憶されている。このフラグ判定範囲テーブル２７３は、マルチパス信号判定処理において、判定対象とする受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するために使用される。
【０１４８】
図４１は、オフセット値テーブル２７４のデータ構成の一例を示す図である。オフセット値テーブル２７４には、各ＧＰＳ衛星２７４１と対応付けて、ＧＰＳ衛星信号を受信した信号の信号強度２７４３別に、ＰＥオフセット値２７４５及びＰＬオフセット値２７４７が記憶されている。これらのオフセット値は、ΔＰＥ値及びΔＰＬ値を算出するために使用される。
【０１４９】
図４２は、衛星グループテーブル２７５のテーブル構成の一例を示す図である。衛星グループテーブル２７５には、衛星グループ２７５１と、当該衛星グループに属するＧＰＳ衛星の衛星番号２７５３とが対応付けて記憶されている。この衛星グループテーブル２７５は、捕捉対象衛星が何れの衛星グループに属するかの判定に使用される。
【０１５０】
図４３は、信頼度判定用閾値テーブル２７６のテーブル構成の一例を示す図である。信頼度判定用閾値テーブル２７６には、衛星グループ２７６１と、ΔＰＥ値≧０の場合の第１の信頼度判定用閾値２７６３と、ΔＰＥ値＜０の場合の第２の信頼度判定用閾値２７６５とが対応付けて記憶されている。
【０１５１】
具体的には、衛星グループ２７６１として、ΔＰＬ値の変化の振幅に応じて、第１の衛星グループと、第２の衛星グループと、第３の衛星グループとが定められている。また、ΔＰＥ値≧０の場合の第１の信頼度判定用閾値２７６３として、第１の衛星グループには“θｐ１”が、第２の衛星グループには“θｐ２”が、第３の衛星グループには“θｐ３”がそれぞれ定められている。ΔＰＥ値≧０となるのは、直接波信号と間接波信号の干渉の種類が増加的干渉となる場合であり、この場合、ΔＰＬ値は減少する方向に変化する。そのため、大小関係が“θｐ１＜θｐ２＜θｐ３”となるように閾値が定められている。
【０１５２】
また、ΔＰＥ値＜０の場合の第２の信頼度判定用閾値２７６５として、第１の衛星グループには“θｍ１”が、第２の衛星グループには“θｍ２”が、第３の衛星グループには“θｍ３”がそれぞれ定められている。ΔＰＥ値＜０となるのは、直接波信号と間接波信号の干渉の種類が減殺的干渉となる場合であり、この場合、ΔＰＬ値は増加する方向に変化する。そのため、大小関係が“θｍ１＞θｍ２＞θｍ３”となるように閾値が定められている。
【０１５３】
図４４は、コード位相誤差モデル式テーブル２７７のテーブル構成の一例を示す図である。コード位相誤差モデル式テーブル２７７には、ΔＰＥ値２７７１と、マルチパス信号の信頼度２７７３と、コード位相誤差モデル式２７７５とが対応付けて記憶されている。ΔＰＥ値の正負及びマルチパス信号の信頼度の高低の４通りの組合せに応じて、４種類のコード位相誤差モデル式が定められている。
【０１５４】
図４５は、捕捉対象衛星別データベースのデータ構成の一例を示す図である。捕捉対象衛星データベース２７８は、各捕捉対象衛星についてのデータである捕捉対象衛星データ２７９（２７９−１，２７９−２，２７９−３，・・・）が蓄積記憶されたデータベースである。
【０１５５】
捕捉対象衛星データ２７９には、当該捕捉対象衛星に関する識別情報や各種の諸量が記憶される。具体的には、例えば、衛星番号２７９１と、当該捕捉対象衛星が属する衛星グループ２７９２と、ＩＱ相関値データ２７９３と、メジャメント情報２７９４と、ベクトル角２７９５と、ＰＥ値２７９６と、ΔＰＥ値２７９７と、ＰＬ値２７９８と、ΔＰＬ値２７９９とが記憶される。この捕捉対象衛星データ２７９は、ベースバンド処理において随時更新される。
【０１５６】
３−３．処理の流れ
図４６は、ベースバンド処理回路部２０の処理部２５が、記憶部２７のベースバンド処理プログラム２７１に従って実行するベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。
【０１５７】
最初に、衛星信号捕捉部２５１は、捕捉対象衛星判定処理を行う（ステップＡ１）。具体的には、時計部９０で計時されている現在時刻において、所与の基準位置の天空に位置するＧＰＳ衛星を、記憶部２７に記憶された衛星軌道データ２７２を用いて判定して、捕捉対象衛星に決定する。基準位置は、例えば、電源投入後の初回の位置算出の場合は、いわゆるサーバーアシストによってアシストサーバーから取得した位置とし、２回目以降の位置算出の場合は、最新の算出位置とする等の方法で設定できる。
【０１５８】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、ステップＡ１で判定した各捕捉対象衛星それぞれについて、ループＡの処理を実行する（ステップＡ３〜Ａ２１）。ループＡの処理では、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉を試行する（ステップＡ５）。すなわち、キャリア除去用信号発生部２２及びレプリカコード発生部２４に対して、ＲＦ受信回路部１１から出力される受信ＩＱ信号に対するキャリア除去及び相関演算を行わせるように制御する。
【０１５９】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、相関演算部２３から出力される当該捕捉対象衛星のＩ相相関値及びＱ相相関値をもとにメジャメント情報を算出して記憶部２７に記憶させる（ステップＡ７）。すなわち、相関値がピーク相関値をとる受信周波数及びコード位相を検出して、当該捕捉対象衛星のメジャメント情報とする。ここでメジャメント情報として取得されるコード位相は、先に述べたピーク相関値に一致しているとみなしたＰｕｎｃｔｕａｌ位相であり、コード位相誤差ＥＲＲを含み得るコード位相である。
【０１６０】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星からの受信信号の信号強度を計測する（ステップＡ９）。信号強度は、例えばＣ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）比として計測することができる。そして、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７に記憶されたマルチパス信号判定プログラム２７１１に従ってマルチパス信号判定処理を行う（ステップＡ１１）。
【０１６１】
図４７は、マルチパス信号判定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、衛星信号捕捉部２５１は、フラグＦ１〜Ｆ３の全てを「０」に初期設定する（ステップＢ１）。そして、相関演算部２３から出力される当該捕捉対象衛星の相関演算結果を用いてＰＥ値を算出する（ステップＢ３）。また、相関演算部２３から出力されるＥａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値をもとに、ベクトル角θを算出する（ステップＢ５）。
【０１６２】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７のフラグ判定範囲テーブル２７３を参照して、算出したＰＥ値を所定の判定範囲Ｂ，Ｃそれぞれと比較し、ＰＥ値が判定範囲Ｂ外ならば（ステップＢ７：Ｙｅｓ）、フラグＦ２を「１」に設定するとともに（ステップＢ９）、判定範囲Ｃ外ならば（ステップＢ１１：Ｙｅｓ）、フラグＦ３を「１」に設定する（ステップＢ１３）。また、算出したベクトル角θを所定の判定範囲Ａと比較し、判定範囲Ａ外ならば（ステップＢ１５：ＹＥＳ）、フラグＦ１を「１」に設定する（ステップＢ１７）。
【０１６３】
そして、衛星信号捕捉部２５１は、フラグＦ１〜Ｆ３の設定値をもとに、当該捕捉対象衛星からの受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定する。すなわち、「条件Ａ：フラグＦ１，Ｆ２がともに「１」である」或いは「条件Ｂ：フラグＦ３が「１」である」の少なくとも一方を満たすならば（ステップＢ１９：Ｙｅｓ）、受信信号はマルチパス信号であると判定し（ステップＢ２１）、ともに満たさないならば（ステップＢ１９：Ｎｏ）、マルチパス信号でないと判定する（ステップＢ２３）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、マルチパス信号判定処理を終了する。
【０１６４】
図４６のベースバンド処理に戻って、マルチパス信号判定処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星からの受信信号がマルチパス信号であると判定したならば（ステップＡ１３：Ｙｅｓ）、記憶部２７に記憶されたマルチパス信号信頼度判定プログラム２７１３に従ってマルチパス信号信頼度判定処理を行う（ステップＡ１５）。
【０１６５】
図４８は、マルチパス信号信頼度判定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７のオフセット値テーブル２７４を参照し、当該捕捉対象衛星の衛星番号２７４１及びステップＡ９で計測した当該捕捉対象衛星の信号強度２７４３に対応するＰＥオフセット値２７４５を読み出す（ステップＣ１）。そして、ステップＢ３で算出したＰＥ値からＰＥオフセット値２７４５を減算することで、ΔＰＥ値を算出する（ステップＣ３）。
【０１６６】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７の衛星グループテーブル２７５を参照し、当該捕捉対象衛星の衛星番号２７５３に対応する衛星グループ２７５１を判定する（ステップＣ５）。そして、記憶部２７の信頼度判定用閾値テーブル２７６を参照し、判定した衛星グループ２７５１とステップＣ３で算出したΔＰＥ値とに基づいて、信頼度判定用閾値を決定する（ステップＣ７）。
【０１６７】
その後、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星の相関値を用いてＰＬ値を算出する（ステップＣ９）。そして、記憶部２７のオフセット値テーブル２７４を参照し、当該捕捉対象衛星の衛星番号２７４１及びステップＡ９で計測した当該捕捉対象衛星の信号強度２７４３に対応するＰＬオフセット値２７４７を読み出す（ステップＣ１１）。そして、ＰＬ値からＰＬオフセット値２７４７を減算することで、ΔＰＬ値を算出する（ステップＣ１３）。
【０１６８】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、ステップＣ１３で算出したΔＰＬ値に対して、ステップＣ７で決定した信頼度判定用閾値を用いた閾値判定を行って、受信したマルチパス信号の信頼度を判定する（ステップＣ１５）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、マルチパス信号信頼度判定処理を終了する。
【０１６９】
図４６のベースバンド処理に戻って、マルチパス信号信頼度判定処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７に記憶されたコード位相誤差算出プログラム２７１５に従ってコード位相誤差算出処理を行う（ステップＡ１７）。
【０１７０】
図４９は、コード位相誤差算出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７のコード位相誤差モデル式テーブル２７７を参照し、ステップＣ３で算出したΔＰＥ値２７７１と、マルチパス信号信頼度判定処理で判定したマルチパス信号信頼度２７７３とに対応するコード位相誤差モデル式２７７５を選択する（ステップＤ１）。
【０１７１】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、ステップＤ１で選択したコード位相誤差モデル式２７７５にΔＰＥ値を代入することで、コード位相誤差ＥＲＲを算出する（ステップＤ３）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、コード位相誤差算出処理を終了する。
【０１７２】
図４６のベースバンド処理に戻って、コード位相誤差算出処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、ステップＡ７で算出したメジャメント情報に含まれるコード位相からコード位相誤差算出処理で算出したコード位相誤差ＥＲＲを減算することで、コード位相を補正する（ステップＡ１９）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。
【０１７３】
なお、ステップＡ１３において受信信号がマルチパス信号ではないと判定した場合は（ステップＡ１３；Ｎｏ）、衛星信号捕捉部２５１は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。つまり、受信信号がマルチパス信号ではないと判定された捕捉対象衛星については、コード位相を補正せずに、そのまま位置算出計算に利用する。
【０１７４】
全ての捕捉対象衛星についてステップＡ５〜Ａ１９の処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、ループＡの処理を終了する（ステップＡ２１）。その後、位置算出部２５３は、捕捉した各衛星のメジャメント情報を用いて位置算出計算を実行する（ステップＡ２３）。具体的には、受信信号がマルチパス信号であると判定された捕捉衛星については、ステップＡ１９で補正されたコード位相を用いて擬似距離を算出し、受信信号がマルチパス信号でないと判定された捕捉衛星については、ステップＡ７で算出されたコード位相を用いて擬似距離を算出する。そして、擬似距離を用いて、最小二乗法やカルマンフィルターを利用した収束計算を行って、携帯型電話機１の位置を算出する。
【０１７５】
その後、位置算出部２５３は、算出した位置を出力位置としてホスト処理部３０に出力する（ステップＡ２５）。そして、処理を終了するか否かを判断し（ステップＡ２７）、終了しないならば（ステップＡ２７：Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、終了するならば（ステップＡ２７：Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。
【０１７６】
４．作用効果
本実施形態によれば、ＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う。そして、相関演算で求められたピーク位相におけるピーク相関値（第１の相関値）と、ピーク位相から所定位相遅れた位相における相関値（第２の相関値）とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離の指標値であるΔＰＬ値を算出する。そして、所定の信頼度判定用閾値に対するΔＰＬ値の高低を判定基準として、受信信号の信頼度を判定する。この際、信頼度判定用閾値を予め定められた衛星グループに応じて変更する。
【０１７７】
マルチパス信号において、間接波信号は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機までの伝播距離が直接波信号に比べて長いため、直接波信号に対して遅れた信号となる。そのため、受信信号がマルチパス信号であれば、ピーク位相から遅れた位相において間接波信号の影響が現れ、相関値がある程度大きな値となる。そのため、ΔＰＬ値を算出することで、間接波信号が直接波信号に及ぼす影響の程度を判断することができ、受信信号の良し悪しを判定できる。
【０１７８】
また、間接波信号が直接波信号に及ぼす影響の程度はＧＰＳ衛星によって異なり得る。そのため、本実施形態では、直接波信号と間接波信号との位相差を変化させてΔＰＬ値を算出した場合のΔＰＬ値の増減の変化の振幅に応じてＧＰＳ衛星を３つの衛星グループに分類した。そして、衛星グループ毎に信頼度判定用閾値を変更することとした。これにより、受信信号の信頼度をより適確に判定することができる。
【０１７９】
５．変形例
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。
【０１８０】
５−１．受信信号の信頼度の用途
上記の実施形態で判定した受信信号の信頼度の用途は、コード位相誤差の算出に限られない。例えば、受信信号の信頼度に基づいて、位置算出に不適な衛星である測位不適衛星を判定することとしてもよい。例えば、受信信号の信頼度が「低」と判定されたＧＰＳ衛星を測位不適衛星と判定する。そして、測位不適衛星から受信したＧＰＳ衛星信号は位置算出に利用せずに、測位不適衛星と判定されなかったＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号のみを利用して位置算出を行うこととしてもよい。この場合も、位置算出の正確性を向上させることができる。
【０１８１】
５−２．受信信号の信頼度の設定
また、上記の実施形態では、ΔＰＬ値が信頼度判定用閾値以上か未満かに応じて、信頼度を「高」又は「低」に振り分けるものとして説明したが、信頼度をより細かく振り分けることとしてもよい。ΔＰＬ値が大きいほど受信信号の信頼度が高いため、信頼度判定用閾値を段階的に設定しておくことで、段階的な受信信号の信頼度判定を実現することができる。
【０１８２】
なお、この場合についても、受信信号の信頼度に応じた複数種類のコード位相誤差モデル式を定めておき、受信信号の信頼度に応じたコード位相誤差モデル式を選択して、コード位相誤差ＥＲＲを算出すればよい。また、上記のように受信信号の信頼度に基づいて測位不適衛星を判定する手法を適用する場合も、受信信号の信頼度が低い衛星から順に測位不適衛星を選択することとすればよい。
【０１８３】
５−３．信頼度判定用閾値の設定
上記の実施形態では、衛星グループ毎に信頼度判定用閾値を定めておくものとして説明したが、衛星グループ毎ではなく、衛星毎に信頼度判定用閾値を定めておくこととしてもよい。
【０１８４】
具体的には、上記の実施形態では、ΔＰＬ値の増減変化の振幅に応じて３つの衛星グループに衛星を分類したが、厳密にはΔＰＬ値の増減変化の振幅は衛星毎に異なるものである。そのため、各衛星のΔＰＬ値の増減変化の振幅をより細かく分類し、各々の衛星毎に信頼度判定用閾値を設定して受信信号の信頼度判定を行うことも可能である。なお、衛星グループに分類する場合も、必ずしも３つの衛星グループである必要はなく、衛星グループの数は適宜設定変更可能である。
【０１８５】
５−４．ＰＥ値及びＰＬ値の算出方法
上記の実施形態で説明したＰＥ値及びＰＬ値の算出方法を次のようにすることも可能である。図５０は、変形例におけるＰＥ値の算出方法の説明図である。図８では、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上進んだ位相での相関値Ｐｎ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮチップだけ進んだコード位相での相関値Ｐａを用いてＰＥ値を算出したが、相関値Ｐｎを用いずに、次式（７）に従ってＰＥ値を算出することにしてもよい。
ＰＥ＝Ｐｐ／Ｐａ ・・・（７）
【０１８６】
図５１は、変形例におけるＰＬ値の算出方法の説明図である。図１８では、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭチップ遅れた位相での相関値Ｐｂとを用いてＰＬ値を算出したが、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ未満遅れた位相での相関値Ｐｍを併用して、次式（８）に従ってＰＬ値を算出することにしてもよい。
ＰＬ＝（Ｐｍ−Ｐｂ）／（Ｐｐ−Ｐｂ） ・・・（８）
【０１８７】
５−５．指標値
上記の実施形態では、ΔＰＬ値をマルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離の指標値として用い、ΔＰＥ値を直接波信号と間接波信号との干渉の種類の指標値として用いた。しかし、実際には、ＰＬ値及びＰＥ値も、ΔＰＬ値及びΔＰＥ値とそれぞれ同様の時間変動を示す場合が多い。そのため、ＰＬ値をマルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離の指標値として用い、ＰＥ値を直接波信号と間接波信号との干渉の種類の指標値として用いることも可能である。
【０１８８】
５−６．コード位相誤差モデル式
上記の実施形態では、ΔＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲとの関係を示すコード位相誤差モデル式を１次関数で近似するものとして説明したが、２次以上の関数や指数関数、対数関数等の各種関数を用いて近似することも可能である。
【０１８９】
５−７．マルチパス信号の判定
上記の実施形態のマルチパス信号判定方法はあくまでも一例であり、他の公知の手法を適用することも当然可能である。何れの手法を用いるにせよ、マルチパス信号であると判定された受信信号に対して、上記の実施形態の受信信号信頼度判定方法及びコード位相誤差算出方法を適用することで、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９０】
また、マルチパス信号の判定は、受信信号の信頼度を判定する前に行ってもよいし、受信信号の信頼度を判定した後に行ってもよい。前者の場合には、最初に受信信号のマルチパス判定を行い、受信信号がマルチパス信号であると判定された場合は、受信信号の信頼度判定を行う。他方、受信信号がマルチパス信号ではないと判定された場合は、受信信号の信頼度判定は行わない。
【０１９１】
後者の場合には、最初に受信信号の信頼度判定を行い、その後に、受信信号のマルチパス判定を行う。そして、受信信号がマルチパス信号であると判定された場合は、前もって算出しておいた信頼度を採択する。他方、受信信号がマルチパス信号ではないと判定された場合は、前もって算出しておいた信頼度は削除するなどして、採択しないようする。
【０１９２】
５−８．電子機器
上記の実施例では、電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合について説明したが、他には、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。
【０１９３】
５−９．衛星測位システム
また、上記の実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを利用した場合を説明したが、例えば、ＧＰＳと同じＣＤＭＡ方式を用いたＧＡＬＩＬＥＯといった他の衛星測位システムにも同様に適用可能なのは勿論である。さらには、衛星測位システムに限らず、直接スペクトラム拡散方式により変調された信号が送出されるシステム、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格の無線ＬＡＮの無線信号を測位用信号として用いるシステムにも適用可能である。
【０１９４】
５−１０．処理の主体
また、上記の実施例では、ベースバンド処理回路部の処理部が各種の処理を行うものとして説明したが、電子機器のプロセッサーであるホスト処理部が各種の処理を行うことにしてもよい。また、マルチパス信号の判定、受信信号の信頼度判定及びコード位相誤差算出はベースバンド処理回路部の処理部が行い、位置算出はホスト処理部が行うといったように、２つの処理部で処理を分担することとしてもよい。
【符号の説明】
【０１９５】
１ 携帯型電話機、 １０ ＧＰＳ受信部、 １１ ＲＦ受信回路部、 ２０ ベースバンド処理回路部、 ２１ 乗算部、 ２２ キャリア除去用信号発生部、 ２３ 相関演算部、 ２４ レプリカコード発生部、 ２５ 処理部、 ２７ 記憶部、 ３０ ホスト処理部、 ４０ 操作部、 ５０ 表示部、 ６０ 携帯電話用アンテナ、 ７０ 携帯電話用無線通信回路部、 ８０ 記憶部、 ９０ 時計部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号信頼度判定方法、コード位相誤差算出方法及び受信信号信頼度判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された受信装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から受信装置までの擬似距離等の情報に基づいて受信装置の位置座標と時計誤差とを求める位置算出計算を行う。
【０００３】
衛星信号を用いた位置算出に誤差が発生する主要因の１つとして、マルチパスが挙げられる。マルチパスが生じている環境のことは「マルチパス環境」と呼ばれる。マルチパス環境とは、衛星信号の発信源（ＧＰＳであればＧＰＳ衛星）からの直接波信号に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳してマルチパス信号として受信される環境のことである。マルチパス環境では、間接波信号がエラー信号となって復号が困難となったり、誤ったコード位相を算出してしまう等の現象が生じ、位置算出に生じる誤差が大きくなる。
【０００４】
このマルチパスに起因する誤差の問題を解決するため、例えば特許文献１には、マルチパスの影響を受ける可能性の高い測位用衛星を判定して測位不適衛星とし、測位不適衛星を除外して位置算出を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７０２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マルチパス対策の１つの考え方として、捕捉した衛星信号の中からマルチパス信号を排除して位置算出に使用するという考え方がある。マルチパス信号を位置算出に使用すると、位置算出の正確性が低下するためである。しかし、高層ビルが隣接するアーバンキャニオン環境等の受信環境においては、受信した衛星信号の大多数がマルチパス信号となるような場合がある。この場合、マルチパス信号を全て排除してしまうと、位置算出に必要な衛星数が確保できなくなるという問題が生ずる。そのため、たとえマルチパス信号であっても、位置算出に使用しても差し支えない信頼性の高い衛星信号は、なるべく位置算出に使用したいという要請がある。
【０００７】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、衛星信号を受信した受信信号の善し悪しを判定するための新たな仕組みを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための第１の形態は、衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行うことと、前記相関演算で求められたピーク位相の相関値である第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号の場合に有用な前記受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定することと、前記判定基準を衛星に応じて変更することと、を含む受信信号信頼度判定方法である。
【０００９】
また、他の形態として、衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算で求められたピーク位相の相関値である第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号の場合に有用な前記受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定する判定部と、前記判定基準を衛星に応じて変更する変更部と、を備えた受信信号信頼度判定装置を構成してもよい。
【００１０】
この第１の形態等によれば、衛星信号の受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う。そして、ピーク位相の相関値である第１の相関値と、ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定するが、この判定基準を衛星に応じて変更する。
【００１１】
間接波は、測位用衛星から受信機までの伝播距離が直接波に比べて長いため、直接波に対して遅れた信号となる。そのため、受信信号がマルチパス信号であれば、ピーク位相から所定位相遅れた位相において間接波の影響が大きく現れ、相関値が大きくなる。このため、第１の相関値と第２の相関値とに着目すれば、間接波が直接波に及ぼす影響の程度を判断することができ、受信信号の良し悪しを判定できる。また、間接波が直接波に及ぼす影響の程度は衛星によって異なり得るため、判定基準を衛星に応じて変更することで、受信信号の信頼度をより適確に判定することができる。かかる手法は、受信信号がマルチパス信号の場合に有用である。
【００１２】
また、第２の形態として、第１の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記判定することは、前記第１の相関値と前記第２の相関値とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値を算出することと、前記指標値が所定の閾値条件を満たすことを前記判定基準として前記受信信号の信頼度を判定することと、を含み、前記変更することは、前記閾値条件を衛星に応じて変更することを含む、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００１３】
この第２の形態によれば、第１の相関値と第２の相関値とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値を算出する。そして、指標値が所定の閾値条件を満たすことを判定基準として受信信号の信頼度を判定するが、この閾値条件を衛星に応じて変更する。遅延距離の指標値に対する閾値判定を行うことで、間接波が直接波に及ぼす影響の程度をより適切に判定することができる。また、閾値条件を衛星に応じて変更することで、受信信号の信頼度判定の正確性が高まる。
【００１４】
また、第３の形態として、第２の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記閾値条件は、前記直接波と前記間接波との位相差を変化させて前記指標値を算出した場合の前記指標値の変化傾向に基づいて定められた条件である、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００１５】
間接波の直接波に対する遅延距離の指標値の大きさは、直接波と間接波との位相差に応じて変動し得る。このため、第３の形態では、直接波と間接波との位相差を変化させて上記の指標値を算出した場合の当該指標値の変化傾向に基づいて閾値条件を定めることとした。これにより、受信信号に含まれる直接波と間接波との位相差に応じた閾値条件に従って、受信信号の信頼度を判定することができる。
【００１６】
また、第４の形態として、第３の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記閾値条件が、前記変化傾向に基づき衛星のグループ毎に定められている、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００１７】
この第４の形態によれば、指標値の変化傾向に基づき衛星のグループ毎に閾値条件を定めておくことで、全ての衛星について個別に閾値条件を定めておく場合と比べて、処理を簡素化することができる。
【００１８】
また、第５の形態として、第３又は第４の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記間接波の前記直接波に対する干渉の種類が増加的干渉である場合の第１の閾値条件と、前記干渉の種類が減殺的干渉である場合の第２の閾値条件との２種類の閾値条件が定められており、前記第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相進んだ位相の相関値である第３の相関値とを用いて前記干渉の種類を検出することを更に含み、前記判定することは、前記第１及び第２の閾値条件のうちの前記干渉の種類に対応する閾値条件に従って判定することを含む、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００１９】
この第５の形態によれば、第１の相関値と、ピーク位相から所定位相進んだ位相の相関値である第３の相関値とを用いて、間接波の直接波に対する干渉の種類を検出する。そして、第１及び第２の閾値条件のうちの干渉の種類に対応する閾値条件に従って、受信信号の信頼度を判定する。直接波と間接波との位相差によって間接波の直接波に対する干渉の種類が変化し、干渉の種類によって、遅延距離の指標値の変化傾向が相違することがわかった。そこで、間接波の直接波に対する干渉の種類に応じた閾値条件を定めておき、検出した干渉の種類に対応する閾値条件に従って受信信号の信頼度を判定することにすれば、受信信号の信頼度判定の確実性が高まる。
【００２０】
また、第６の形態として、第５の形態の受信信号信頼度判定方法であって、前記第１の閾値条件は、前記指標値の変化の振幅と前記指標値に対する閾値とが負の相関を有するように定められており、前記第２の閾値条件は、前記指標値の変化の振幅と前記指標値に対する閾値とが正の相関を有するように定められている、受信信号信頼度判定方法を構成してもよい。
【００２１】
上記のように、間接波の直接波に対する干渉の種類によって、遅延距離の指標値の変化傾向が相違する。例えば、干渉の種類が増加的干渉であれば、指標値は減少する方向に変化し、干渉の種類が減殺的干渉であれば、指標値は増加する方向に変化する傾向がある。そこで、第６の形態のように、例えば、指標値の変化の振幅と指標値に対する閾値とが負の相関を有するように第１の閾値条件を定めておき、指標値の変化の振幅と指標値に対する閾値とが正の相関を有するように第２の閾値条件を定めておくことで、干渉の種類に応じて閾値条件が適正化される。
【００２２】
また、第７の形態として、第１〜第６の何れかの形態の受信信号信頼度判定方法を実行することと、前記ピーク位相の真のコード位相からの誤差を、前記受信信号信頼度判定方法により判定された信頼度を用いて算出することと、を含むコード位相誤差算出方法を構成してもよい。
【００２３】
この第７の形態によれば、ピーク位相の真のコード位相からの誤差を、上記の形態の受信信号信頼度判定方法により判定された信頼度を用いて算出する。このようにして求めたコード位相の誤差を用いることで、コード位相を適切に補正し、真のコード位相に近いコード位相を求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】相関値のピーク検出の説明図。
【図２】相関値のピーク検出の説明図。
【図３】相関値のピーク検出の説明図。
【図４】マルチパス信号に対する相関結果を示す図。
【図５】コード位相誤差ＥＲＲの説明図。
【図６】コード位相誤差ＥＲＲの説明図。
【図７】コード位相誤差ＥＲＲの説明図。
【図８】ＰＥ値の算出方法の説明図。
【図９】ＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲの関係図。
【図１０】直接波信号に対する相関結果を示す図。
【図１１】直接波信号に対する相関結果を示す図。
【図１２】マルチパス信号に対する相関結果を示す図。
【図１３】マルチパス信号に対する相関結果を示す図。
【図１４】ベクトル角の説明図。
【図１５】ベクトル角の説明図。
【図１６】ベクトル角とコード位相誤差の関係図。
【図１７】マルチパス信号の判定の説明図。
【図１８】ＰＬ値の算出方法の説明図。
【図１９】ＰＬ値の説明図。
【図２０】ＰＬ値の説明図。
【図２１】ＰＬ値の説明図。
【図２２】ＰＬ値の説明図。
【図２３】増加的干渉の場合の遅延距離ΔＬとＰＬ値との関係の説明図。
【図２４】減殺的干渉の場合の遅延距離ΔＬとＰＬ値との関係の説明図。
【図２５】ＰＬ値とコード位相誤差の関係図。
【図２６】遅延距離ΔＬ毎にΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図２７】ＧＰＳ衛星毎にΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図２８】第１の衛星グループのΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図２９】第２の衛星グループのΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図３０】第３の衛星グループのΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例。
【図３１】チップ値の連続性を調べた実験結果の一例。
【図３２】チップ値の連続回数とΔＰＬ値の増減の振幅との関係の説明図。
【図３３】相関演算の説明図。
【図３４】相関のロスと相関値の形状との関係の説明図。
【図３５】第１の衛星グループについてコード位相誤差を算出した実験結果の一例。
【図３６】第２の衛星グループについてコード位相誤差を算出した実験結果の一例。
【図３７】第３の衛星グループについてコード位相誤差を算出した実験結果の一例。
【図３８】携帯型電話機の機能構成の一例を示すブロック図。
【図３９】ベースバンド処理回路部の回路構成の一例を示すブロック図。
【図４０】フラグ判定範囲テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４１】オフセット値テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４２】衛星グループテーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４３】信頼度判定用閾値テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４４】コード位相誤差モデル式テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【図４５】捕捉対象衛星別データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図４６】ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。
【図４７】マルチパス信号判定処理の流れを示すフローチャート。
【図４８】マルチパス信号信頼度判定処理の流れを示すフローチャート。
【図４９】コード位相誤差算出処理の流れを示すフローチャート。
【図５０】変形例におけるＰＥ値の算出方法の説明図。
【図５１】変形例におけるＰＬ値の算出方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下図面を参照して、本発明の好適な実施形態の一例について説明する。本実施形態は、衛星測位システムの一種であるＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した実施形態である。
【００２６】
１．原理
本実施形態の目的の１つは、ＧＰＳ衛星から送出されるＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号の信頼度判定を行うことにある。また、受信したＧＰＳ衛星信号の拡散符号の位相であるコード位相の検出に際し、検出したコード位相に含まれ得る誤差であるコード位相誤差を算出することも目的の１つである。
【００２７】
本実施形態における受信信号の信頼度判定方法は、受信信号がマルチパス信号の場合に有用である。従って、受信信号が明らかにマルチパス信号であると判断される場合や、マルチパス信号の可能性があると判断される場合は、本実施形態の信頼度判定方法を用いて受信信号の信頼度を判定すると効果的である。受信信号がマルチパス信号であるか否かの判定は、種々の公知の手法を適用可能である。本実施形態では、マルチパス信号の判定方法の一例についても併せて説明する。
【００２８】
１−１．マルチパス信号の判定
最初に、本実施形態におけるマルチパス信号の判定方法について説明する。ＧＰＳ衛星から送出されるＧＰＳ衛星信号は、拡散符号の一種であるＣ／Ａ（Coarse and Acquisition）コードによって、スペクトラム拡散方式として知られるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。Ｃ／Ａコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号であり、各ＧＰＳ衛星に固有のコードである。
【００２９】
ＧＰＳ衛星がＧＰＳ衛星信号を発信する際の周波数（規定キャリア周波数）は、１．５７５４２［ＧＨｚ］と予め定められているが、ＧＰＳ衛星及びＧＰＳ受信機の移動により生ずるドップラーの影響等により、ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星信号を受信する際の周波数は、必ずしも規定キャリア周波数とは一致しない。そのため、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星信号の受信信号と装置内部で発生させた擬似的なＣ／ＡコードであるレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を、周波数方向及び位相方向のそれぞれについて行うことで、受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉する。
【００３０】
周波数方向の相関演算は、受信したキャリア（搬送波）の信号である受信キャリア信号の周波数（以下、「受信周波数」と称す。）を特定するための演算（いわゆる周波数サーチ）である。また、位相方向の相関演算は、受信キャリア信号に含まれるＣ／Ａコードである受信Ｃ／Ａコードの位相（以下、「コード位相」と称す。）を特定するための演算（いわゆる位相サーチ）である。すなわち、ＧＰＳ受信機は、キャリアを除去するためのキャリア除去用信号の周波数及びレプリカＣ／Ａコードの位相を変化させながら、受信信号とレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行う。そして、得られた相関値のピークを検出することで、受信周波数及びコード位相を特定する。
【００３１】
ところで、ＧＰＳ衛星は常にその位置が変化しており、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との位置関係は常に変化している。キャリア除去用信号は受信キャリア信号の周波数と同一の周波数でなるが、受信キャリア信号の周波数はドップラー等の影響により変動する。また、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離が変化することで、コード位相も変動する。そのため、ＧＰＳ受信機は、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追尾（Ｔｒａｃｋｉｎｇ）する必要がある。
【００３２】
図１〜図３は、相関値が最大（ピーク）となる位相（以下、「ピーク位相」と称す。）の検出の説明図である。図１〜図３では、横軸をコード位相、縦軸を相関値として、Ｃ／Ａコードの自己相関値の一例を示している。なお、以下の説明では、相関値というときは、相関値の大きさ（絶対値）を意味するものとする。
【００３３】
Ｃ／Ａコードの自己相関値は、例えばピーク値を頂点とする左右対称の略三角形の形状で表される。つまり、ピーク位相から同じ量だけ位相が遅れた位相での相関値と進んだ位相での相関値とは等しくなる。そのため、現在追跡しているコード位相（以下、「Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相」と称す。）に対して、一定量だけ進んだ位相（以下、「Ｅａｒｌｙ位相」と称す。）における相関値と、一定量だけ遅れた位相（以下、「Ｌａｔｅ位相」と称す。）における相関値とを用いれば、コード位相を特定できる。つまり、Ｌａｔｅ位相の相関値（以下、「Ｌａｔｅ相関値」と称す。）Ｐｌと、Ｅａｒｌｙ位相の相関値（以下、「Ｅａｒｌｙ相関値」と称す。）Ｐｅとが等しくなる位相をサーチすることで、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相を検出する（図２及び図３）。なお、一定量は、例えば“１／３チップ”とすることができる。
【００３４】
ところで、マルチパス環境では、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ衛星信号である直接波信号に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳した信号（マルチパス信号）をＧＰＳ受信機が受信する。
【００３５】
図４は、マルチパス信号に対する相関結果の一例を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、この直接波信号と間接波信号とを合成した合成波信号（マルチパス信号）とのそれぞれの相関値のグラフの一例である。図４において、横軸はコード位相、縦軸は相関値を示す。間接波信号に対する相関値は、直接波信号に対する相関値と同様に略三角形の形状をなすが、間接波信号の相関値のピーク値（相関ピーク値）の大きさは、直接波信号の相関ピーク値よりも小さい。これは、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を透過すること等によって、送出された時点における信号強度が、受信時には弱められていることによるものである。
【００３６】
また、間接波信号のピーク位相は、直接波信号のピーク位相よりも遅れている。これは、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号が、建物や地面に反射したり、障害物を回折するなどによって、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機までの伝播距離が長くなることによるものである。そして、マルチパス信号に対する相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との和となるため、三角形状が歪んでピーク値を中心とした左右対称とはならない。このため、図５に示すように、マルチパス信号におけるＰｕｎｃｔｕａｌ位相はピーク位相に一致しない。
【００３７】
本実施形態では、上記のピーク位相とＰｕｎｃｔｕａｌ位相との位相差のことを「コード位相誤差」と定義し、“ＥＲＲ”と表記する。また、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相よりも遅れている場合のコード位相誤差の符号を「正」と定義し、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相よりも進んでいる場合のコード位相誤差の符号を「負」と定義する。コード位相誤差の正負は、直接波信号の位相と間接波信号の位相との位相差に起因する直接波信号と間接波信号との干渉の種類に応じて変化する。干渉の種類は、直接波信号及び間接波信号が強め合う状態である「増加的干渉」と、直接波信号及び間接波信号が弱め合う状態である「減殺的干渉」との２種類である。
【００３８】
図６及び図７は、それぞれ直接波信号と間接波信号とが同相及び逆相である場合の相関結果の一例を示す図である。ここでは、間接波信号の位相を“θ”として説明する。間接波信号が直接波信号と同位相でＧＰＳ受信機に到達した場合には（０≦θ≦π）、直接波信号と間接波信号とは互いに強め合う。そのため、図６に示すように、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値と間接波信号に対する相関値との合算値として表される。この場合は、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相に対して遅れ位相となるため、コード位相誤差ＥＲＲは正の値となる。
【００３９】
一方、間接波信号が直接波信号と逆位相でＧＰＳ受信機に到達した場合には（π＜θ＜２π）、直接波信号と間接波信号とは互いに弱め合う。そのため、図７に示すように、合成波信号の相関値は、直接波信号に対する相関値から間接波信号に対する相関値を減じた減算値として表される。この場合は、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相に対して進み位相となるため、コード位相誤差ＥＲＲは負の値となる。なお、間接波信号の相関値が直接波信号の相関値よりも大きい場合には相関値の減算値は負の値となるが、絶対値を計算しているために正の値として図示されている。
【００４０】
本実施形態では、マルチパス信号に対する上記の相関値の特性を考慮し、「ＰＥ値」と「ベクトル角θ」と呼ぶ２種類の指標値を用いてマルチパス信号の判定を行う。
【００４１】
図８は、ＰＥ値の算出方法の説明図であり、受信信号に対する相関結果の一例を示している。同図において、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上進んだ位相での相関値Ｐｎ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮチップだけ進んだ位相での相関値Ｐａから、次式（１）に従ってＰＥ値を算出する。
ＰＥ＝（Ｐｐ−Ｐｎ）／（Ｐａ−Ｐｎ） ・・・（１）
【００４２】
但し、“Ｎ”は“０＜Ｎ＜１”を満たす値であり、例えば図８に示すように、“Ｎ＝２／３”とすることができる。ＰＥ値は、相関値Ｐｎに対するＰｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐと、相関値Ｐｎに対する相関値Ｐａとの比率を表す。相関値Ｐｎは、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上離れた位相の相関値であるため、ノイズフロア（ノイズとみなす信号の相関値）に対する相関値であると言える。
【００４３】
本願発明者が実験を行った結果、このＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲとの間には次のような関係があることが分かった。図９は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、受信信号のＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。図９では、横軸を共通の時間軸として、実線がＰＥ値の時間変化を示し、破線がコード位相誤差ＥＲＲの時間変化を示す。
【００４４】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＧＰＳ受信機における受信信号は直接波信号のみでなる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲはほぼゼロであり、ＰＥ値は一定値である。これは、直接波信号の相関値のカーブの形状が時間経過によって変化しないためである。このマルチパスの影響が“無し”の状態、すなわち間接波信号が存在しない場合のＰＥ値のことを「ＰＥオフセット値」と定義し、“ＰＥoffset”と表記する。ＰＥオフセット値“ＰＥoffset”は、後に「ΔＰＥ値」と呼ぶ指標値を算出するために用いられる。
【００４５】
ＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードに応じて相関値の三角形の傾斜の程度が異なるため、ＰＥオフセット値は、ＧＰＳ衛星毎に異なる。また、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に応じて相関値の三角形の高さが異なるため、ＰＥオフセット値“ＰＥoffset”は、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に応じても変化する。従って、ＰＥオフセット値“ＰＥoffset”は、ＧＰＳ衛星の番号（ＰＲＮ番号）、及び、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に依存する値であると言える。
【００４６】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号は、直接波信号に間接波信号が重畳されたマルチパス信号となる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲ及びＰＥ値は、ともに時間経過に伴って変動する。これは、ＧＰＳ衛星やＧＰＳ受信機が移動することによりＧＰＳ衛星信号とＧＰＳ受信機との相対的な位置関係が変化し、間接波信号が変動することで、マルチパス信号のカーブの相関値の形状が変化するためである。つまり、図８における相関値Ｐｐ，Ｐａが変化するためである。このＰＥ値の変動はｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度関係やキャリア周波数の差によって決まる。
【００４７】
図９から、ＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲとはほぼ同様な時間変動をすることがわかる。つまり、コード位相誤差ＥＲＲが増加するとＰＥ値も増加し、逆に、コード位相誤差ＥＲＲが減少するとＰＥ値も減少する。前述したように、直接波信号と間接波信号との干渉の種類が増加的干渉であれば、コード位相誤差ＥＲＲは正の値となり、減殺的干渉であれば、コード位相誤差ＥＲＲが負の値となる。従って、増加的干渉であればＰＥ値は増加する方向に変化し、減殺的干渉であればＰＥ値は減少する方向に変化する。
【００４８】
次に、「ベクトル角θ」を定義する。ベクトル角θは、次のように定義される。図１０及び図１１は、直接波信号の相関結果の一例を示す図である。図１０は、直接波信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、図１１は、図１０における各コード位相の相関値Ｐを、横軸を相関値のＱ成分（直交成分）、縦軸を相関値のＩ成分（同相成分）とするＩＱ座標平面にプロットした図である。但し、相関値“Ｐ＝（Ｉ２＋Ｑ２）1／2”である。
【００４９】
図１１を見ると、直接波信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、原点Ｏを通る略直線状に分布している。すなわち、コード位相ＣＰ０，ＣＰ４の相関値Ｐ０，Ｐ４は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロであり、ＩＱ座標平面では原点Ｏにプロットされる。また、コード位相ＣＰ１〜ＣＰ３の相関値Ｐ１〜Ｐ３は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロでないため、原点Ｏから離れた位置にプロットされ、特に、相関値Ｐが最大となるコード位相（ピーク位相）ＣＰ２の相関値Ｐ２は、原点Ｏから最も遠い位置にプロットされる。
【００５０】
つまり、ピーク位相ＣＰ２から１チップ以上進んだ位相ＣＰ０から、ピーク位相ＣＰ２から１チップ以上遅れた位相ＣＰ４までの相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、原点Ｏから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に到達した後、再度、原点Ｏに戻るような略直線状の軌跡を描く。なお、この相関値Ｐが描く略直線状の軌跡は、同図ではＱ軸に対して約４５度の角度を成すこととしているが、直接波信号の搬送波の位相やＩＱ座標系のとり方等に応じて異なるものとなる。
【００５１】
図１２及び図１３は、図４及び図５に示した直接波信号に間接波信号を合成したマルチパス信号の相関結果である。図１２は、マルチパス信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、図１３は、図１２における各コード位相の相関値をＩＱ座標平面にプロットした図である。
【００５２】
図１３によれば、マルチパス信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において閉曲線の軌跡を描くように分布する。すなわち、コード位相ＣＰ０は、相関値Ｐ０のＩ成分及びＱ成分がともにゼロであり、ＩＱ座標平面の原点Ｏにプロットされる。また、コード位相ＣＰ１〜ＣＰ４の相関値Ｐ１〜Ｐ４は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロでないため、原点Ｏから離れた位置にプロットされ、特に、ピーク位相ＣＰ２の相関値Ｐ２は、原点Ｏから最も遠い位置にプロットされる。つまり、マルチパス信号の相関値Ｐは、原点Ｏから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に達した後、再度、原点Ｏに戻るような閉曲線の軌跡を描く。
【００５３】
また、マルチパス信号の相関値Ｐのうち、Ｅａｒｌｙ，Ｌａｔｅ相関値ＰのそれぞれをＩＱ座標平面にプロットすると、図１４及び図１５に示すようになる。図１４は、マルチパス信号に対する相関値を示し、図１５は、図１４における各コード位相の相関値をＩＱ座標平面にプロットした図である。
【００５４】
図１５において、原点ＯからＥａｒｌｙ相関値Ｐｅの位置に向う位置ベクトルを「Ｅａｒｌｙ相関ベクトル」とし、Ｌａｔｅ相関値Ｐｌの位置に向う位置ベクトルを「Ｌａｔｅ相関ベクトル」とする。そして、このＥａｒｌｙ相関ベクトルとＬａｔｅ相関ベクトルとの成す角度θを「ベクトル角」と定義する。なお、相関値Ｐｌ，Ｐｅは等しいため、ＩＱ座標平面におけるＥａｒｌｙ相関ベクトル及びＬａｔｅ相関ベクトルの大きさは等しい。
【００５５】
図１６は、マルチパスの影響が“有り”の状態から“無し”の状態に変化させた場合の、ベクトル角θとコード位相誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。図１６では、横軸を共通の時刻として、実線がベクトル角θの時間変化を示し、破線がコード位相誤差ＥＲＲの時間変化を示す。
【００５６】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、受信信号は直接波信号のみとなる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲはゼロであり、ベクトル角θは一定値（理論上ではゼロ）となる。これは、図１１に示したように、直接波信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、略直線状の軌跡を描くように分布するためである。なお、理論上では、直接波信号に対するＥａｒｌｙ相関値とＬａｔｅ相関値とは等しいためにベクトル角θはゼロであるが、実際には、所定の位相幅で位相をずらしながら相関演算を行うことから、ハードウェアの性能に応じて決まる一定値となる。
【００５７】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号はマルチパス信号となり、コード位相誤差ＥＲＲ及びベクトル角θは、ともに時間経過に従って変動する。このベクトル角θの変化は、ｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度の関係や、搬送波周波数の差によって決まる。また、マルチパスの影響が“有り”の状態では、ベクトル角θとコード位相誤差ＥＲＲとの間には、コード位相誤差ＥＲＲが大きくなるほど、ベクトル角θは、マルチパスの影響が“無し”の状態（ゼロに近い一定値）に近づき、逆に、コード位相誤差ＥＲＲが小さくなるほど、ベクトル角θは大きくなるように変化する。
【００５８】
このようなＰＥ値及びベクトル角θそれぞれとコード位相誤差ＥＲＲとの関係に基づいて、受信信号がマルチパス信号であるか否かを次のように判定する。すなわち、図１７に示すように、ＰＥ値及びベクトル角θに対して判定範囲を定める。図１７は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、コード位相誤差ＥＲＲ、ＰＥ値及びベクトル角θそれぞれの時間変化を示す図であり、横軸を共通の時間軸として、破線がコード位相誤差ＥＲＲの時間変化を示し、実線がＰＥ値の時間変化を示し、一点鎖線がベクトル角θの時間変化を示す。
【００５９】
図１７に示すように、ＰＥ値に対する判定範囲Ｂ，Ｃを定める。この判定範囲Ｂ，Ｃは中心値が共通な範囲であり、この中心値は、受信信号が直接波信号のみでなる場合のＰＥ値（すなわち、直接波信号に含まれるＣ／Ａコードに応じた所定値）に等しい。また、判定範囲Ｃの幅は、判定範囲Ｂの幅より大きく定められている。
【００６０】
ところで、直接波信号に対するＰＥ値は、当該直接波信号に含まれるＧＰＳ衛星信号のＣ／Ａコードに応じて異なる。このため、判定範囲Ｂ，Ｃの中心値は、捕捉対象のＧＰＳ衛星に応じて異なる値となる。また、ベクトル角θに対する判定範囲Ａを定める。この判定範囲Ａの中心値は、受信信号が直接波信号でなる場合のベクトル角θの値に等しい。
【００６１】
そして、「条件Ａ：ＰＥ値が判定範囲Ｂ外であり、且つ、ベクトル角θが判定範囲Ａ外である」或いは「条件Ｂ：ＰＥ値が判定範囲Ｃ外である」の少なくとも一方の条件を満たすならば、受信信号はマルチパス信号であると判断し、何れも満たさないならば、マルチパス信号でないと判断する。これは、次の理由による。
【００６２】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＰＥ値は、捕捉対象衛星に応じた一定値となり、また、ベクトル角θは一定値（理論上は、ゼロ）となる。つまり、「条件Ａ」及び「条件Ｂ」がともに満たされず、マルチパス信号でないと判定される。
【００６３】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、ＰＥ値はコード位相誤差ＥＲＲに略一致した変化をする。また、ベクトル角θの絶対値は、コード位相誤差ＥＲＲの絶対値が大きくなるに従って小さくなるとともに、コード位相誤差ＥＲＲの絶対値が小さくなるに従って大きくなるように変化する。つまり、コード位相誤差ＥＲＲとベクトル角θとの関係から、マルチパス信号であっても「条件Ａ」が満たされない場合がある。例えば、図１７において、時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５のそれぞれの付近の期間は、「条件Ａ」が満たされないが、コード位相誤差ＥＲＲの絶対値が大きい期間である。このため、「条件Ｂ」によって、ベクトル角θの値に関わらず、ＰＥ値がある程度大きい場合にはマルチパス信号であると判定する。
【００６４】
１−２．受信信号の信頼度判定
次に、受信信号の信頼度判定方法について説明する。「受信信号の信頼度」とは、ＧＰＳ衛星信号の受信信号を位置算出に使用することが許容される程度のことを意味する。つまり、受信信号の信頼度が高いほど、当該受信信号を位置算出に使用することが許容される程度が高いということである。
【００６５】
コード位相誤差ＥＲＲの変化の幅（変化の振幅）が小さいほど、コード位相誤差の補正によって真のコード位相に近づけることが容易であると言えるため、受信信号の信頼度は高いと言える。本実施形態では、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値として「ΔＰＬ値」と呼ぶ指標値を定義し、このΔＰＬ値を用いて受信信号の信頼度を判定する。ΔＰＬ値は、ＰＬ値と呼ぶ指標値を用いて算出する。以下、「ΔＰＬ値」の算出方法について説明する。
【００６６】
（１）ΔＰＬ値の算出
図１８は、ＰＬ値の算出方法の説明図であり、受信信号に対する相関結果の一例を示している。図１８において、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭチップ遅れた位相での相関値Ｐｂとを用いて、次式（２）に従ってＰＬ値を算出する。
ＰＬ＝Ｐｂ／Ｐｐ ・・・（２）
【００６７】
但し、“Ｍ”は“１≦Ｍ＜２”を満たす値であり、例えば図１８に示すように、“Ｍ＝１．４”とすることができる。つまり、ＰＬ値は、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から所定位相遅れた位相における相関値Ｐｂと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐとの比率を示す。
【００６８】
本願発明者が実験を行った結果、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からの遅れが１チップ未満である位相や２チップ以上遅れた位相と比べると、１チップ以上２チップ未満遅れた位相において間接波信号の影響が大きく現れ、相関値の絶対値が大きくなる傾向があることが分かった。そのため、本実施形態では、所定位相として“１チップ以上２チップ未満”遅れた位相（１≦Ｍ＜２）の相関値を用いてＰＬ値を算出することとする。
【００６９】
図１９〜図２２は、ＰＬ値が示す意味を説明するための図である。図１９は、ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ衛星信号が建物に反射してＧＰＳ受信機に到達することで、ＧＰＳ衛星信号を受信した信号がマルチパス信号となる場合を示している。最初に、直接波信号と間接波信号とが強め合う増加的干渉の場合に着目して説明する。図１９では、マルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離を「ΔＬ１」として説明する。
【００７０】
図２０は、図１９のマルチパス信号に対する相関結果の一例を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、合成波信号とのそれぞれの相関値のグラフを示している。図２０において、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐ１と、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭ（＝１．４）チップ遅れた位相における相関値Ｐｂ１とを用いてＰＬ値を算出すると、ＰＬ１＝Ｐｂ１／Ｐｐ１となる。
【００７１】
図２１は、図１９と同様に、ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ衛星信号が建物に反射してＧＰＳ受信機に到達することで、ＧＰＳ衛星信号の受信信号がマルチパス信号となる場合を示している。ここでも、直接波信号と間接波信号とが強め合う増加的干渉の場合に着目して説明する。図２１では、図１９と比べて、ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ衛星信号が建物に反射してＧＰＳ受信機に到達するまでの時間（伝搬時間）が長くなっている。これにより、遅延距離「ΔＬ２」が、図１９の遅延距離「ΔＬ１」と比べて長くなっている（ΔＬ２＞ΔＬ１）。
【００７２】
図２２は、図２１のマルチパス信号に対する相関結果を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、合成波信号とのそれぞれの相関値のグラフを示している。図２２では、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐ２と、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭ（＝１．４）チップ遅れた位相における相関値Ｐｂ２とを用いてＰＬ値を算出すると、ＰＬ２＝Ｐｂ２／Ｐｐ２となる。
【００７３】
間接波信号のピーク位相は、直接波信号のピーク位相よりも遅れる。また、ΔＬ２＞ΔＬ１であるため、図２２における間接波信号のピーク位相の遅れは、図２０における間接波信号のピーク位相の遅れよりも大きい。そのため、図２２では、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭ（＝１．４）チップ離れた位相における間接波信号の影響が、図２０の場合と比べて大きくなっており、相関値Ｐｂ２の大きさは、相関値Ｐｂ１よりも大きくなる。
【００７４】
これにより、Ｐｐ１に対するＰｂ１の割合と、Ｐｐ２に対するＰｂ２の割合とを比較すると、Ｐｐ２に対するＰｂ２の割合の方が大きくなる。つまり、式（２）のＰＬ値の定義式より、ＰＬ２＞ＰＬ１となる。従って、ΔＬ２＞ΔＬ１であればＰＬ２＞ＰＬ１となり、遅延距離ΔＬが大きいほどＰＬ値は大きくなる関係が成立する。つまり、遅延距離ΔＬとＰＬ値との間には正の相関があることが予想される。
【００７５】
上記の相関関係を証明するために、干渉の種類が増加的干渉である場合と減殺的干渉である場合とのそれぞれについて、遅延距離ΔＬとＰＬ値との関係を考察してみた。図２３が、干渉の種類が増加的干渉である場合の考察結果であり、図２４が、干渉の種類が減殺的干渉である場合の考察結果である。それぞれの場合について、遅延距離をΔＬ１〜ΔＬ４まで徐々に長くしていき、各遅延距離ΔＬにおける相関値のグラフを描いてみた。各図において、（１）は遅延距離ΔＬ１の場合を示し、（２）は遅延距離ΔＬ２の場合を示し、（３）は遅延距離ΔＬ３の場合を示し、（４）は遅延距離ΔＬ４の場合を示す。なお、図２３及び図２４における遅延距離ΔＬ（ΔＬ１〜ΔＬ４）と、図１９〜図２２における遅延距離ΔＬ（ΔＬ１及びΔＬ２）とは、図示上無関係である。
【００７６】
干渉の種類が増加的干渉である場合は、直接波信号と間接波信号とは強め合う関係となる。従って、図２３に示すように、合成波信号の相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との和として表される。遅延距離ΔＬが長くなるにつれて、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭ（＝１．４）チップ遅れた位相における間接波信号の影響が大きくなることがわかる。具体的には、最初はほぼゼロであった相関値Ｐｂが、遅延距離ΔＬが長くなるにつれて、間接波信号に対する相関値の山を頂点に向かって登り始める。これにより、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐに対する相関値Ｐｂの割合が徐々に増加し、ＰＬ値は増加していく。従って、増加的干渉の場合は、遅延距離ΔＬとＰＬ値とは正の相関を有することがわかる。
【００７７】
次に、干渉の種類が減殺的干渉である場合は、直接波信号と間接波信号とは弱め合う関係となる。従って、図２４に示すように、合成波信号の相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との差分として表される。減殺的干渉の場合も、遅延距離ΔＬが長くなるにつれて、相関値Ｐｂが間接波信号に対する相関値の山を頂点に向かって登り始め、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐに対する相関値Ｐｂの割合が徐々に増加し、ＰＬ値は増加していく。従って、減殺的干渉の場合も、遅延距離ΔＬとＰＬ値とは正の相関を有することがわかる。
【００７８】
次に、ＰＬ値とコード位相誤差ＥＲＲとの関係について説明する。図２５は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させてシミュレーション実験を行った場合の、受信信号のＰＬ値とコード位相誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。図２５では、横軸を共通の時間軸として、実線がＰＬ値の時間変化を示し、破線がコード位相誤差ＥＲＲの時間変化を示す。
【００７９】
この図を見ると、マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＧＰＳ受信機における受信信号は直接波信号のみでなる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲはほぼゼロであり、ＰＬ値もゼロに近い所定値となる。これは、図１８に示したように、受信信号が直接波信号のみでなる場合はＰｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上離れた位相での相関値はほぼゼロであり、式（２）のＰＬ値の定義式において“Ｐｂ≒０”となるためである。このマルチパスの影響が“無し”の状態、すなわち間接波信号が存在しない場合のＰＬ値のことを「ＰＬオフセット値」と定義し、“ＰＬoffset”と表記する。このＰＬオフセット値“ＰＬoffset”は、後に「ΔＰＬ値」と呼ぶ指標値を算出するために用いられる。
【００８０】
ＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードに応じて相関値の三角形の傾斜の程度が異なるため、ＰＬオフセット値は、ＧＰＳ衛星毎に異なる。また、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に応じて相関値の三角形の高さが異なるため、ＰＬオフセット値“ＰＬoffset”は、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に応じても変化する。すなわち、ＰＬオフセット値“ＰＬoffset”は、ＧＰＳ衛星の番号（ＰＲＮ番号）、及び、ＧＰＳ衛星信号の信号強度に依存する値である。
【００８１】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号は、直接波信号に間接波信号が重畳されたマルチパス信号となる。この場合、コード位相誤差ＥＲＲ及びＰＬ値は、ともに時間経過に伴って変動する。ＰＬ値の変動はｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度や搬送距離の差によって決まる。
【００８２】
また、図２５から、ＰＬ値とコード位相誤差ＥＲＲとは、ほぼ逆の時間変動をすることがわかる。つまり、コード位相誤差ＥＲＲが増加するとＰＬ値は減少し、逆に、コード位相誤差ＥＲＲが減少するとＰＬ値は増加する。前述したように、直接波信号と間接波信号との干渉の種類が増加的干渉である場合は、コード位相誤差ＥＲＲは正の値となり、減殺的干渉である場合は、コード位相誤差ＥＲＲは負の値となる。また、式（２）より、ＰＬ値はゼロ以上の値として算出される（ＰＬ≧０）。そして、増加的干渉の場合は、ＰＬ値は減少する方向に変化し、減殺的干渉の場合は、ＰＬ値は増加する方向に変化する。
【００８３】
このように、ＰＬ値は、直接波信号と間接波信号の干渉の種類（増加的干渉／減殺的干渉）によって増減の方向が変化する。その一方で、受信信号の信号強度は時々刻々と変化しており、ＰＬ値は、直接波信号と間接波信号の信号強度関係によって増減の大きさ（総体的な大きさ）が変化する。このため、ＰＬ値の変化を観測したとしても、その変化が、直接波信号と間接波信号の干渉の種類の違いに起因するものであるのか、信号強度の変化に起因するものであるのかを区別することができない。
【００８４】
そこで、本実施形態では、ＰＬ値からＰＬオフセット値“ＰＬoffset”を減算した値を「ΔＰＬ値」と定義し、このΔＰＬ値を用いて受信信号の信頼度判定を行う。すなわち、「ΔＰＬ＝ＰＬ−ＰＬoffset」の算出式に従ってΔＰＬ値を算出する。図２５のＰＬ値の増減変化において、ＰＬ値が増加する方向に変化してＰＬオフセット値“ＰＬoffset”よりも大きくなると（ＰＬ＞ＰＬoffset）、ΔＰＬ値は正の値となる（ΔＰＬ＞０）。それに対して、ＰＬ値が減少する方向に変化してＰＬオフセット値“ＰＬoffset”よりも小さくなると（ＰＬ＜ＰＬoffset）、ΔＰＬ値は負の値となる（ΔＰＬ＜０）。ΔＰＬ値は、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値の一種である。
【００８５】
（２）信頼度判定
遅延距離ΔＬが長くなるほど、ΔＰＬ値の総体的な大きさは大きくなる傾向がある。また、遅延距離ΔＬとコード位相誤差ＥＲＲとの関係に着目すると、遅延距離ΔＬが長くなるほど、コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅は小さくなる傾向がある。このことから、ΔＰＬ値の総体的な大きさが大きくなるほど、コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅は小さくなると言える。コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅が小さいということは、コード位相を真値に近づけやすいということである。よって、ΔＰＬ値が総体的に大きな値であるほど、コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅が小さく、受信信号の信頼度は高くなると言える。
【００８６】
そこで、本実施形態では、ΔＰＬ値に対する閾値判定を行い、受信信号の信頼度を「高」と「低」の何れかに分類する。すなわち、ΔＰＬ値が所定の信頼度判定用閾値以上（又は信頼度判定用閾値超）であるか、信頼度判定用閾値未満（又は信頼度判定用閾値以下）であるかを判定する。そして、前者の場合は受信信号の信頼度を「高」と判定し、後者の場合は受信信号の信頼度を「低」と判定する。
【００８７】
図２６は、ΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例を示すグラフである。ある１つのＧＰＳ衛星に着目し、遅延距離ΔＬを“０．１〜１．０チップ”まで０．１チップ刻みで変化させて、各々の遅延距離ΔＬにおけるΔＰＬ値を調べる実験を行った。ここでは、直接波信号と間接波信号との位相差を“０°〜３６０°”まで１０秒で一周するように変化させた場合のΔＰＬ値の時間変化をプロットした。図２６において、横軸は位相差（時間）を示し、縦軸はΔＰＬ値を示す。
【００８８】
図２６を見ると、ΔＰＬ値は位相差に応じて上下に振動しており、遅延距離ΔＬに関わらず、増減の変化傾向は同じであることがわかる。特徴的であるのは、ΔＰＬ値が、全体的にバイアスがかかったような値となっていることである。遅延距離ΔＬが長くなるほど、ΔＰＬ値の値は総体的に大きくなる傾向がある。
【００８９】
図２７は、ＧＰＳ衛星毎にΔＰＬ値の変化傾向を計測した実験結果の一例を示すグラフである。遅延距離ΔＬを固定して、ＧＰＳ衛星毎のΔＰＬ値の変化傾向を調べる実験を行った。この実験では、ＰＲＮ番号“１７”、“２６”、“２８”の３つのＧＰＳ衛星を抽出してΔＰＬ値を調べた。この実験でも、直接波信号と間接波信号との位相差を“０°〜３６０°”まで１０秒で一周するように変化させた場合のΔＰＬ値の時間変化をプロットした。図２７において、横軸は位相差（時間）を示し、縦軸はΔＰＬ値を示す。
【００９０】
この図を見ると、ΔＰＬ値の増減の変化傾向は、ＧＰＳ衛星に関わらず同じであることがわかる。しかし、ＧＰＳ衛星に応じて、ΔＰＬ値の増減変化の振幅が異なっていることもわかる。つまり、ΔＰＬ値の増減のタイミングは各ＧＰＳ衛星についてほぼ同じであるが、その増減変化の振幅は衛星毎に異なっている。そこで、全てのＧＰＳ衛星についてΔＰＬ値の増減変化を調べる実験を行ったところ、ΔＰＬ値の増減変化の振幅が、大きく３つのグループに分類可能であることがわかった。
【００９１】
図２８〜図３０は、各ＧＰＳ衛星について計測したΔＰＬ値を、その増減変化の振幅に応じてグループ分けした結果を示す図である。ΔＰＬ値の振幅が大きい衛星グループを「第１の衛星グループ（ΔＰＬ値の振幅 大）」、ΔＰＬ値の振幅が中程度の衛星グループを「第２の衛星グループ（ΔＰＬ値の振幅 中）」、ΔＰＬ値の振幅が小さい衛星グループを「第３の衛星グループ（ΔＰＬ値の振幅 小）」とし、それぞれの衛星グループの結果を図２８〜図３０に示す。これらの図において、横軸は位相差（時間）を示し、縦軸はΔＰＬ値を示す。
【００９２】
これらの図を見ると、ΔＰＬ値の最大値から最小値までの増減変化の幅（振幅の２倍）は、図２８の第１の衛星グループではおよそ“３５”となっている。また、図２９の第２の衛星グループではおよそ“２５〜３５”となっており、図３０の第３の衛星グループではおよそ“２０以下”となっている。この結果から、衛星グループ間でΔＰＬ値の増減変化の振幅が異なることがわかる。本願発明者は、このような結果が得られた理由を考察した。
【００９３】
Ｃ／ＡコードはＧＰＳ衛星（ＰＲＮ番号）毎に固有のコードである。つまり、Ｃ／Ａコードは１０２３チップでなるが、各チップの値（以下、「チップ値」と称す。）の変化パターンは、ＧＰＳ衛星（ＰＲＮ番号）毎に異なる。本願発明者は、この各Ｃ／Ａコードのチップ値の変化パターンが、ΔＰＬ値の増減変化の振幅と関連しているのではないかと推測した。そこで、Ｃ／Ａコードのチップ値の変化パターンを調べてみた。
【００９４】
図３１は、Ｃ／Ａコードのチップ値の変化パターンを調べた実験結果の一例を示す図である。図３１において、横軸は“１〜３２”までのＰＲＮ番号を示す。また、縦軸は当該ＰＲＮ番号のＣ／Ａコードについて、同じチップ値が３回以上連続した回数（以下、単に「連続回数」と称す。）“Ｓ”を示す。このグラフを見ると、連続回数“Ｓ”はＰＲＮ番号毎に異なるものの、大きくは、“Ｓ＞２５５”のグループと、“Ｓ＝２５４又は２５５”のグループと、“Ｓ＜２５４”のグループとに分類可能であることがわかる。
【００９５】
具体的には、ＰＲＮ番号｛７，１０，１５，１７，１８，２１，２４，３０｝は“Ｓ＞２５５”のグループに属し、ＰＲＮ番号｛１，２，３，５，９，１１，１２，１３，１４，２０，２３，２５，２６，２７，２９，３１，３２｝は“Ｓ＝２５４又は２５５”のグループに属し、ＰＲＮ番号｛４，６，８，１６，１９，２２，２８｝は“Ｓ＜２５４”のグループに属する。この連続回数に応じて分類した３つのグループと、図２８〜図３０に示した第１〜第３の衛星グループとを比較すると、ＰＲＮ番号“８”及び“２４”を除いて同じ分類となっていることがわかる。このことから、Ｃ／Ａコードの同じチップ値の連続回数とΔＰＬ値の増減変化の振幅との間には関連性があることが予想される。
【００９６】
図３２は、上記の関連性についての考察結果の説明図である。本願発明者は、Ｃ／Ａコードの同じチップ値の連続回数が、受信Ｃ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関演算に効いてくるものと考え、以下の結論を得た。図３２では、受信Ｃ／ＡコードとＰＲＮ番号及びコード位相がぴったり一致したレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行う場合について説明する。最上段にレプリカＣ／Ａコードを示し、２段目に受信Ｃ／Ａコードを示す。
【００９７】
ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星信号の信号処理を行う際には、受信回路内の前段部分において受信信号をフィルターに通過させて、高域の周波数の信号を減衰させることが一般的である。このフィルターの作用により、受信Ｃ／Ａコードの形状は最上段のレプリカＣ／Ａコードのような理想的なパルス波形とはならず、２段目に示すような角が取れた鈍った形状となる。この場合、受信Ｃ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行うと、相関のロスが発生する。
【００９８】
相関演算を行う際には、例えば図３３に示すように、受信Ｃ／Ａコード及びレプリカＣ／Ａコードを、それぞれＣ／Ａコードのチップ周期の１／ｎ（ｎは２以上の整数）のサンプリング間隔でサンプリングする。つまり、Ｃ／Ａコードのコード長１０２３チップを、１チップの１／ｎの間隔（１／ｎチップ間隔）でサンプリングする。図３３では、サンプルタイミングを下向きの矢印で示している。そして、各サンプルタイミングについて、受信Ｃ／Ａコードのサンプリング値とレプリカＣ／Ａコードのサンプリング値とを乗算し、これらの乗算結果を合算することで、相関値を算出する。
【００９９】
受信Ｃ／Ａコードの位相とレプリカＣ／Ａコードの位相とがぴったり一致していれば、受信Ｃ／Ａコードのサンプリング値（１又は−１）と、レプリカＣ／Ａコードのサンプリング値（１又は−１）との乗算により、各サンプルタイミングにおける乗算結果は“１＝１×１又は（−１）×（−１）”となるはずである。しかし、受信Ｃ／Ａコードの形状が鈍っているために、鈍った部分のサンプルタイミングにおいて乗算結果が“１”とはならない場合がある。このような相関のロスにより、最終的に得られる相関値は理想値よりも小さくなり得る。
【０１００】
相関のロスは、チップ値が“０”から“１”に立ち上がる部分と、“１”から“０”に立ち下がる部分とにおいて生ずる。この場合、同じチップ値の連続回数“Ｓ”が多ければ、それだけ相関のロスは少なくなる。例えば、図３２において、連続回数“１回”のチップ部分では、当該チップの両側部分において相関のロスが生ずるため、当該チップ部分における相関のロスは大きくなる。それに対して、連続回数“２回”のチップ部分では、連続する２チップの両側部分で相関のロスは生ずるものの、中心部分では相関のロスは生じない。さらに、連続回数“３回”のチップ部分では、連続する３チップのうちの真ん中のチップでは相関のロスは全く生じない。
【０１０１】
図３４は、上記の相関のロスと相関値の形状との関係を示す図である。相関のロスが多くなると、最終的に得られる相関値はそれだけ小さくなる。そのため、相関のロスが少ない場合と比べて、相関のロスが多い場合は、相関ピーク値は小さくなる。また、相関のロスが多い場合は、各サンプルタイミングにおいて乗算結果が正確に求まらないことに加えて、位相ずれの許容量が大きくなる。つまり、レプリカＣ／Ａコードの位相が受信Ｃ／Ａコードの位相と多少ずれていても、ある程度広範なサンプルタイミングにおいて乗算結果が値を持ってしまう場合がある。その結果、相関ピークの山の幅（ピーク位相を中心とするコード位相幅）は、相関のロスが多いほど広くなる傾向がある。
【０１０２】
ＰＬ値は、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から所定位相遅れた位相における相関値Ｐｂと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐとの比率である。そのため、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐが小さく、相関値Ｐｂが大きいほど、ＰＬ値は大きくなる。相関のロスが多いほど、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐは小さくなり、相関値Ｐｂが大きくなるため、ＰＬ値は大きくなる。従って、相関のロスが少ない場合と比べて、相関のロスが多い場合の方がＰＬ値は相対的に大きくなると考えられる。
【０１０３】
ＰＬ値が大きくなると、ΔＰＬ値も大きくなる傾向がある。そのため、相関のロスが多いほど、ΔＰＬ値は大きくなる傾向がある。ΔＰＬ値は直接波信号と間接波信号との位相差によって変動するが、相関のロスが多いほどΔＰＬ値の最大値が高くなり、ΔＰＬ値の増減変化の振幅も大きくなると考えられる。先に述べたように、相関のロスが多くなるのは、Ｃ／Ａコードの同じチップ値の連続回数が少ない場合である。よって、Ｃ／Ａコードの同じチップ値の連続回数が少ない衛星グループほどΔＰＬ値の変化の振幅は大きくなり、同じチップ値の連続回数が多い衛星グループほどΔＰＬ値の変化の振幅は小さくなると考えられる。
【０１０４】
ここまで衛星グループとΔＰＬ値の増減変化の振幅との関係性について考察した。このように衛星グループ毎にΔＰＬ値の振幅が異なるため、ΔＰＬ値を衛星グループ間で区別（差別化）するためには、信頼度判定用閾値を衛星グループ毎に設定する必要がある。信頼度判定用閾値は、各衛星グループについて観測されたΔＰＬ値の増減変化の振幅に基づいて、適切な値を選択・設定すればよい。
【０１０５】
また、ΔＰＬ値は増減変化するため、ΔＰＬ値が増加する方向に変化する場合と、減少する方向に変化する場合とで、異なる閾値を設定することが適切である。例えば、ΔＰＬ値の最大値と最小値に着目して考えると分かり易い。同じ位相差で考えた場合に、衛星グループ間でΔＰＬ値の最大値同士を区別するためには、ΔＰＬ値の振幅が大きい衛星グループほど閾値を大きく設定することが必要となる。それに対して、同じ位相差で考えた場合に、衛星グループ間でΔＰＬ値の最小値同士を区別するためには、ΔＰＬ値の振幅が大きい衛星グループほど閾値を小さく設定することが必要となる。
【０１０６】
そこで、本実施形態では、直接波信号と間接波信号との干渉の種類に応じて、ΔＰＬ値に対する閾値条件を変更する。干渉の種類に応じてΔＰＬ値の増減の方向が変化するためである。干渉の種類が増加的干渉である場合は、ΔＰＬ値は減少する方向に変化する。それに対して、干渉の種類が減殺的干渉である場合は、ΔＰＬ値は増加する方向に変化する。
【０１０７】
本実施形態では、直接波信号と間接波信号との干渉の種類を、式（１）のＰＥ値からＰＥオフセット値を減算した「ΔＰＥ値」と呼ぶ指標値を用いて検出する。すなわち、「ΔＰＥ＝ＰＥ−ＰＥoffset」の算出式に従ってΔＰＥ値を算出する。ここでは図示及び詳細な説明を省略するが、干渉の種類が増加的干渉である場合は、ΔＰＥ値は正の値となる。それに対して、干渉の種類が減殺的干渉である場合は、ΔＰＥ値は負の値となる。
【０１０８】
以上をまとめると、ΔＰＥ値が正の場合は（ΔＰＥ≧０）、干渉の種類が増加的干渉であり、ΔＰＬ値は減少する方向に変化する。そのため、ΔＰＬ値の変化の振幅が大きい衛星グループほど信頼度判定用閾値を小さく設定する（第１の閾値条件）。これは、干渉の種類が増加的干渉である場合の閾値条件（第１の閾値条件）を、ΔＰＬ値の変化の振幅と信頼度判定用閾値とが負の相関を有するように定めておくことに相当する。
【０１０９】
それに対して、ΔＰＥ値が負の場合は（ΔＰＥ＜０）、干渉の種類が減殺的干渉であり、ΔＰＬ値は増加する方向に変化する。そのため、ΔＰＬ値の変化の振幅が大きい衛星グループほど信頼度判定用閾値を大きく設定する（第２の閾値条件）。これは、干渉の種類が減殺的干渉である場合の閾値条件（第２の閾値条件）を、ΔＰＬ値の変化の振幅と信頼度判定用閾値とが正の相関を有するように定めておくことに相当する。
【０１１０】
１−３．コード位相誤差の算出
次に、コード位相の算出方法について説明する。ΔＰＬ値が大きいほど受信信号の信頼度は高くなり、受信信号の信頼度が高いほど、コード位相誤差ＥＲＲの変化の振幅は小さくなる。つまり、受信信号の信頼度は、コード位相誤差ＥＲＲの振幅の大きさと関係がある。また、直接波信号と間接波信号とが強め合う場合は（増加的干渉）、コード位相誤差ＥＲＲが正の値となり、直接波信号と間接波信号とが弱め合う場合は（減殺的干渉）、コード位相誤差ＥＲＲが負となる。つまり、直接波信号と間接波信号との干渉の種類は、コード位相誤差ＥＲＲの正負の符号と関係がある。
【０１１１】
本願発明者は、これらの知見に基づいて、（ａ）直接波信号と間接波信号との干渉の種類、（ｂ）受信信号の信頼度、の２つの要素に基づいて、それぞれ算出方法を変えてコード位相誤差ＥＲＲを算出することが適切であると判断した。（ａ）直接波信号と間接波信号との干渉の種類はΔＰＥ値に基づいて判定することができ、（ｂ）受信信号の信頼度はΔＰＬ値に基づいて判定することができる。
【０１１２】
より具体的には、（Ａ）ΔＰＥ値の符号が「正」＆受信信号の信頼度が「高」、（Ｂ）ΔＰＥ値の符号が「正」＆受信信号の信頼度が「低」、（Ｃ）ΔＰＥ値の符号が「負」＆受信信号の信頼度が「高」、（Ｄ）ΔＰＥ値の符号が「負」＆受信信号の信頼度が「低」、の４種類のパターンそれぞれについて、コード位相誤差ＥＲＲを算出するためのモデル式を用意する。例えば、次式（３）〜（６）のような誤差モデル式を用意する。
【０１１３】
ＥＲＲ＝ａ1・ΔＰＥ＋ｂ1（ΔＰＥ≧０、且つ、受信信号の信頼度 高）・・（３）
ＥＲＲ＝ａ2・ΔＰＥ＋ｂ2（ΔＰＥ≧０、且つ、受信信号の信頼度 低）・・（４）
ＥＲＲ＝ａ3・ΔＰＥ＋ｂ3（ΔＰＥ＜０、且つ、受信信号の信頼度 高）・・（５）
ＥＲＲ＝ａ4・ΔＰＥ＋ｂ4（ΔＰＥ＜０、且つ、受信信号の信頼度 低）・・（６）
但し、「ａ1」〜「ａ4」、「ｂ1」〜「ｂ4」は、それぞれの誤差モデル式に応じた係数である。これらの誤差モデル式は、ΔＰＥ値及びコード位相誤差ＥＲＲのサンプルデータに対して、例えば最小二乗法を適用するなどして求めておくことができる。
【０１１４】
そして、ΔＰＥ値の正負及び受信信号の信頼度に基づいて、誤差モデル式を択一的に選択してコード位相誤差ＥＲＲを算出する。すなわち、選択した誤差モデル式にΔＰＥ値を代入することで、コード位相誤差ＥＲＲを算出する。コード位相誤差ＥＲＲを算出したならば、相関演算により取得したコード位相からコード位相誤差ＥＲＲを減算することで、コード位相誤差ＥＲＲを補正する。
【０１１５】
このようにして算出したコード位相は、誤差が補正された正確性の高いコード位相となる。従って、当該コード位相を用いてＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機間の擬似距離を算出し、位置算出計算に利用することで、位置算出の正確性を向上させることができる。
【０１１６】
２．実験結果
図３５〜図３７は、上記の原理に従ってコード位相誤差ＥＲＲを算出した実験結果の一例を示す図である。原理で述べた第１〜第３の衛星グループそれぞれについて実験を行った。図３５に第１の衛星グループについて算出したコード位相誤差ＥＲＲを、図３６に第２の衛星グループについて算出したコード位相誤差ＥＲＲを、図３７に第３の衛星グループについて算出したコード位相誤差ＥＲＲをそれぞれ示す。遅延距離ΔＬを“０．２チップ〜１．０チップ”まで０．１チップ刻みで変化させて、各遅延距離ΔＬにおけるコード位相誤差ＥＲＲの変化を観測した。コード位相誤差ＥＲＲの真値を三角形のプロットで示し、算出したコード位相誤差ＥＲＲの推定値を矩形のプロットで示す。
【０１１７】
これらの図を見ると、遅延距離ΔＬが“０．２チップ”の場合は、推定値の真値に対する追従性はさほど良くないが、遅延距離ΔＬが“０．３チップ以上”になると、推定値の真値に対する追従性が良くなっていることがわかる。特に、各衛星グループについて、遅延距離ΔＬが“１．０チップ”の場合は推定値が真値とほぼ一致しており、非常に良好な結果が得られていることがわかる。アーバンキャニオン環境のように周囲が高層ビル等の高い建物に囲まれた環境では、遅延距離ΔＬは長くなる傾向にある。そのため、本実施形態のコード位相誤差算出方法は、マルチパス環境において有用であることがわかる。
【０１１８】
３．実施例
次に、上記の原理に従って、マルチパス信号の判定、受信信号の信頼度判定及びコード位相誤差の算出を行って位置を算出する位置算出装置の実施例について説明する。ここでは、位置算出装置を具備した電子機器の一種である携帯型電話機を例に挙げて説明する。
【０１１９】
３−１．携帯型電話機の機能構成
図３８は、本実施例における携帯型電話機１の機能構成の一例を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ５と、ＧＰＳ受信部１０と、ホスト処理部３０と、操作部４０と、表示部５０と、携帯電話用アンテナ６０と、携帯電話用無線通信回路部７０と、記憶部８０と、時計部９０とを備えて構成される。
【０１２０】
ＧＰＳアンテナ５は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信信号をＧＰＳ受信部１０に出力する。
【０１２１】
ＧＰＳ受信部１０は、ＧＰＳアンテナ５から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の位置を計測する位置算出回路或いは位置算出装置であり、いわゆるＧＰＳ受信装置に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部１０は、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とを備えて構成される。なお、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【０１２２】
ＲＦ受信回路部１１は、ＲＦ信号の受信回路である。回路構成としては、例えば、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、デジタル信号を処理する受信回路を構成してもよい。また、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をアナログ信号のまま信号処理し、最終的にＡ／Ｄ変換することでデジタル信号をベースバンド処理回路部２０に出力する構成としてもよい。
【０１２３】
後者の場合には、例えば、次のようにＲＦ受信回路部１１を構成することができる。すなわち、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部２０に出力する。
【０１２４】
ベースバンド処理回路部２０は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉し、ＧＰＳ衛星信号から取り出した衛星軌道データや時刻データ等に基づいて、所定の位置算出計算を行って携帯型電話機１の位置（位置座標）を算出する処理回路ブロックである。
【０１２５】
本実施形態において、ベースバンド処理回路部２０は、ＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う相関演算部や、相関演算部から出力される相関値に基づいて受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定する判定部や、その判定基準をＧＰＳ衛星に応じて変更する変更部として機能する。ベースバンド処理回路部２０は、受信信号信頼度判定装置であるとも言える。
【０１２６】
ホスト処理部３０は、記憶部８０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサーである。ホスト処理部３０は、ベースバンド処理回路部２０から取得した位置座標をもとに、表示部５０に現在位置を指し示した地図を表示させたり、その位置座標を各種のアプリケーション処理に利用する。
【０１２７】
操作部４０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホスト処理部３０に出力する。この操作部４０の操作により、通話要求やメール送受信要求、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。
【０１２８】
表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホスト処理部３０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部５０には、位置表示画面や時刻情報等が表示される。
【０１２９】
携帯電話用アンテナ６０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【０１３０】
携帯電話用無線通信回路部７０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【０１３１】
記憶部８０は、ホスト処理部３０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、各種アプリケーション処理を実行するための各種プログラムやデータ等を記憶する記憶装置である。
【０１３２】
時計部９０は、携帯型電話機１の内部時計であり、水晶発振器等の発振回路を備えて構成される。時計部９０の計時時刻は、ベースバンド処理回路部２０及びホスト処理部３０に随時出力される。
【０１３３】
３−２．ベースバンド処理回路部の回路構成
図３９は、ベースバンド処理回路部２０の回路構成の一例を示す図であり、本実施例に係わる回路ブロックを中心に記載した図である。ベースバンド処理回路部２０は、例えば、乗算部２１と、キャリア除去用信号発生部２２と、相関演算部２３と、レプリカコード発生部２４と、処理部２５と、記憶部２７とを備えて構成される。
【０１３４】
乗算部２１は、キャリア除去用信号発生部２２により生成・発生されたキャリア除去用信号をＩ相及びＱ相の受信信号である受信ＩＱ信号に乗算することで、受信ＩＱ信号から搬送波（キャリア）を除去する回路部であり、乗算器等を有して構成される。
【０１３５】
なお、受信信号のＩＱ成分の分離（ＩＱ分離）を行う回路ブロックについては図示を省略するが、例えば、ＲＦ受信回路部１１において受信信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンする際に、位相が９０度異なる局部発振信号を受信信号に乗算することでＩＱ分離を行うこととすればよい。また、ＲＦ受信回路部１１から出力される信号がＩＦ信号である場合には、ＩＦ周波数のキャリア除去用信号を生成すればよい。このように、ＲＦ受信回路部１１が受信信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンする場合も、本実施形態を実質的に同一に適用可能である。
【０１３６】
キャリア除去用信号発生部２２は、ＧＰＳ衛星信号のキャリア信号の周波数と同一の周波数のキャリア除去用信号を生成する回路であり、キャリアＮＣＯ（Numerical Controlled Oscillator）等の発振器を有して構成される。受信ＩＱ信号がＩＦ信号である場合には、ＩＦ周波数の信号を生成する。キャリア除去用信号発生部２２は、Ｉ相の受信信号に対するＩ相キャリア除去用信号と、Ｑ相の受信信号に対するＱ相キャリア除去用信号とを生成して、乗算部２１にそれぞれ出力する。Ｑ相キャリア除去用信号は、Ｉ相キャリア除去用信号と位相が９０度異なる信号である。
【０１３７】
キャリア除去用信号発生部２２により発生されたキャリア除去用信号が乗算部２１において受信ＩＱ信号に乗算されることで、受信ＩＱ信号の復調（検波）が行われ、キャリアが除去された受信コード信号が生成・出力される。すなわち、乗算部２１において、Ｉ相の受信信号にＩ相のキャリア除去用信号を乗算されることで、Ｉ相の受信コード信号が生成されるとともに、Ｑ相の受信信号にＱ相のキャリア除去用信号が乗算されることでＱ相の受信コード信号が生成される。乗算部２１及びキャリア除去用信号発生部２２は、復調部（検波部）であるとも言える。
【０１３８】
相関演算部２３は、乗算部２１から出力されたＩ相及びＱ相の受信コード信号と、レプリカコード発生部２４により生成・発生されたレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行う回路部であり、複数の相関器（コリレーター）等を有して構成される。相関演算部２３は、Ｉ相及びＱ相の受信コード信号それぞれに対して、レプリカコード発生部２４により生成された３種類のレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行って、Ｅａｒｌｙ，Ｐｕｎｃｔｕａｌ，Ｌａｔｅの３種類の相関値を得る。
【０１３９】
レプリカコード発生部２４は、Ｃ／Ａコードを模擬したレプリカであるレプリカＣ／Ａコードを生成・発生する回路部であり、コードＮＣＯ等の発振器を有して構成される。レプリカコード発生部２４は、処理部２５から指示されたＰＲＮ番号（衛星番号）に応じて、Ｅａｒｌｙ，Ｐｕｎｃｔｕａｌ，Ｌａｔｅの３種類のレプリカＣ／Ａコードを生成・発生して、相関演算部２３に出力する。
【０１４０】
処理部２５は、ベースバンド処理回路部２０の各機能部を統括的に制御する制御装置及び演算装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを有して構成される。処理部２５は、主要な機能部として、衛星信号捕捉部２５１と、位置算出部２５３とを有する。
【０１４１】
衛星信号捕捉部２５１は、相関演算部２３から出力される周波数方向及び位相方向の相関演算結果に対するピーク判定を行って、受信信号の周波数（受信周波数）及び受信したＣ／Ａコードの位相（コード位相）をメジャメント情報として検出する。メジャメント情報は、主として位置算出等に利用される。
【０１４２】
位置算出部２５３は、衛星信号捕捉部２５１により各捕捉衛星について検出・取得されたメジャメント情報を用いて、擬似距離を利用した公知の位置算出計算を行って携帯型電話機１の位置を算出する。そして、算出した位置をホスト処理部３０に出力する。
【０１４３】
記憶部２７は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置（メモリー）によって構成され、ベースバンド処理回路部２０のシステムプログラムや、衛星信号捕捉機能、位置算出機能等の各種機能を実現するための各種プログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。
【０１４４】
図３９に示すように、記憶部２７には、プログラムとして、処理部２５により読み出され、ベースバンド処理（図４６参照）として実行されるベースバンド処理プログラム２７１が記憶されている。ベースバンド処理プログラム２７１は、マルチパス信号判定プログラム２７１１と、マルチパス信号信頼度判定プログラム２７１３と、コード位相誤差算出プログラム２７１５とをサブルーチンとして含む。
【０１４５】
また、記憶部２７には、データとして、衛星軌道データ２７２と、フラグ判定範囲テーブル２７３と、オフセット値テーブル２７４と、衛星グループテーブル２７５と、信頼度判定用閾値テーブル２７６と、コード位相誤差モデル式テーブル２７７と、捕捉対象衛星別データベース２７８とが記憶される。
【０１４６】
衛星軌道データ２７２は、全てのＧＰＳ衛星の概略の衛星軌道情報を記憶したアルマナックや、各ＧＰＳ衛星それぞれについて詳細な衛星軌道情報を記憶したエフェメリス等のデータである。この衛星軌道データ２７２は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号をデコードすることで取得する他、例えば携帯型電話機１の基地局やアシストサーバーからアシストデータとして取得する。
【０１４７】
図４０は、フラグ判定範囲テーブル２７３のテーブル構成の一例を示す図である。フラグ判定範囲テーブル２７３には、各ＧＰＳ衛星と対応付けて、判定範囲Ａ〜Ｃそれぞれの中心値と、この中心値を基準とした正方向及び負方向それぞれへの幅とが対応付けて記憶されている。このフラグ判定範囲テーブル２７３は、マルチパス信号判定処理において、判定対象とする受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するために使用される。
【０１４８】
図４１は、オフセット値テーブル２７４のデータ構成の一例を示す図である。オフセット値テーブル２７４には、各ＧＰＳ衛星２７４１と対応付けて、ＧＰＳ衛星信号を受信した信号の信号強度２７４３別に、ＰＥオフセット値２７４５及びＰＬオフセット値２７４７が記憶されている。これらのオフセット値は、ΔＰＥ値及びΔＰＬ値を算出するために使用される。
【０１４９】
図４２は、衛星グループテーブル２７５のテーブル構成の一例を示す図である。衛星グループテーブル２７５には、衛星グループ２７５１と、当該衛星グループに属するＧＰＳ衛星の衛星番号２７５３とが対応付けて記憶されている。この衛星グループテーブル２７５は、捕捉対象衛星が何れの衛星グループに属するかの判定に使用される。
【０１５０】
図４３は、信頼度判定用閾値テーブル２７６のテーブル構成の一例を示す図である。信頼度判定用閾値テーブル２７６には、衛星グループ２７６１と、ΔＰＥ値≧０の場合の第１の信頼度判定用閾値２７６３と、ΔＰＥ値＜０の場合の第２の信頼度判定用閾値２７６５とが対応付けて記憶されている。
【０１５１】
具体的には、衛星グループ２７６１として、ΔＰＬ値の変化の振幅に応じて、第１の衛星グループと、第２の衛星グループと、第３の衛星グループとが定められている。また、ΔＰＥ値≧０の場合の第１の信頼度判定用閾値２７６３として、第１の衛星グループには“θｐ１”が、第２の衛星グループには“θｐ２”が、第３の衛星グループには“θｐ３”がそれぞれ定められている。ΔＰＥ値≧０となるのは、直接波信号と間接波信号の干渉の種類が増加的干渉となる場合であり、この場合、ΔＰＬ値は減少する方向に変化する。そのため、大小関係が“θｐ１＜θｐ２＜θｐ３”となるように閾値が定められている。
【０１５２】
また、ΔＰＥ値＜０の場合の第２の信頼度判定用閾値２７６５として、第１の衛星グループには“θｍ１”が、第２の衛星グループには“θｍ２”が、第３の衛星グループには“θｍ３”がそれぞれ定められている。ΔＰＥ値＜０となるのは、直接波信号と間接波信号の干渉の種類が減殺的干渉となる場合であり、この場合、ΔＰＬ値は増加する方向に変化する。そのため、大小関係が“θｍ１＞θｍ２＞θｍ３”となるように閾値が定められている。
【０１５３】
図４４は、コード位相誤差モデル式テーブル２７７のテーブル構成の一例を示す図である。コード位相誤差モデル式テーブル２７７には、ΔＰＥ値２７７１と、マルチパス信号の信頼度２７７３と、コード位相誤差モデル式２７７５とが対応付けて記憶されている。ΔＰＥ値の正負及びマルチパス信号の信頼度の高低の４通りの組合せに応じて、４種類のコード位相誤差モデル式が定められている。
【０１５４】
図４５は、捕捉対象衛星別データベースのデータ構成の一例を示す図である。捕捉対象衛星データベース２７８は、各捕捉対象衛星についてのデータである捕捉対象衛星データ２７９（２７９−１，２７９−２，２７９−３，・・・）が蓄積記憶されたデータベースである。
【０１５５】
捕捉対象衛星データ２７９には、当該捕捉対象衛星に関する識別情報や各種の諸量が記憶される。具体的には、例えば、衛星番号２７９１と、当該捕捉対象衛星が属する衛星グループ２７９２と、ＩＱ相関値データ２７９３と、メジャメント情報２７９４と、ベクトル角２７９５と、ＰＥ値２７９６と、ΔＰＥ値２７９７と、ＰＬ値２７９８と、ΔＰＬ値２７９９とが記憶される。この捕捉対象衛星データ２７９は、ベースバンド処理において随時更新される。
【０１５６】
３−３．処理の流れ
図４６は、ベースバンド処理回路部２０の処理部２５が、記憶部２７のベースバンド処理プログラム２７１に従って実行するベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。
【０１５７】
最初に、衛星信号捕捉部２５１は、捕捉対象衛星判定処理を行う（ステップＡ１）。具体的には、時計部９０で計時されている現在時刻において、所与の基準位置の天空に位置するＧＰＳ衛星を、記憶部２７に記憶された衛星軌道データ２７２を用いて判定して、捕捉対象衛星に決定する。基準位置は、例えば、電源投入後の初回の位置算出の場合は、いわゆるサーバーアシストによってアシストサーバーから取得した位置とし、２回目以降の位置算出の場合は、最新の算出位置とする等の方法で設定できる。
【０１５８】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、ステップＡ１で判定した各捕捉対象衛星それぞれについて、ループＡの処理を実行する（ステップＡ３〜Ａ２１）。ループＡの処理では、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉を試行する（ステップＡ５）。すなわち、キャリア除去用信号発生部２２及びレプリカコード発生部２４に対して、ＲＦ受信回路部１１から出力される受信ＩＱ信号に対するキャリア除去及び相関演算を行わせるように制御する。
【０１５９】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、相関演算部２３から出力される当該捕捉対象衛星のＩ相相関値及びＱ相相関値をもとにメジャメント情報を算出して記憶部２７に記憶させる（ステップＡ７）。すなわち、相関値がピーク相関値をとる受信周波数及びコード位相を検出して、当該捕捉対象衛星のメジャメント情報とする。ここでメジャメント情報として取得されるコード位相は、先に述べたピーク相関値に一致しているとみなしたＰｕｎｃｔｕａｌ位相であり、コード位相誤差ＥＲＲを含み得るコード位相である。
【０１６０】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星からの受信信号の信号強度を計測する（ステップＡ９）。信号強度は、例えばＣ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）比として計測することができる。そして、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７に記憶されたマルチパス信号判定プログラム２７１１に従ってマルチパス信号判定処理を行う（ステップＡ１１）。
【０１６１】
図４７は、マルチパス信号判定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、衛星信号捕捉部２５１は、フラグＦ１〜Ｆ３の全てを「０」に初期設定する（ステップＢ１）。そして、相関演算部２３から出力される当該捕捉対象衛星の相関演算結果を用いてＰＥ値を算出する（ステップＢ３）。また、相関演算部２３から出力されるＥａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値をもとに、ベクトル角θを算出する（ステップＢ５）。
【０１６２】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７のフラグ判定範囲テーブル２７３を参照して、算出したＰＥ値を所定の判定範囲Ｂ，Ｃそれぞれと比較し、ＰＥ値が判定範囲Ｂ外ならば（ステップＢ７：Ｙｅｓ）、フラグＦ２を「１」に設定するとともに（ステップＢ９）、判定範囲Ｃ外ならば（ステップＢ１１：Ｙｅｓ）、フラグＦ３を「１」に設定する（ステップＢ１３）。また、算出したベクトル角θを所定の判定範囲Ａと比較し、判定範囲Ａ外ならば（ステップＢ１５：ＹＥＳ）、フラグＦ１を「１」に設定する（ステップＢ１７）。
【０１６３】
そして、衛星信号捕捉部２５１は、フラグＦ１〜Ｆ３の設定値をもとに、当該捕捉対象衛星からの受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定する。すなわち、「条件Ａ：フラグＦ１，Ｆ２がともに「１」である」或いは「条件Ｂ：フラグＦ３が「１」である」の少なくとも一方を満たすならば（ステップＢ１９：Ｙｅｓ）、受信信号はマルチパス信号であると判定し（ステップＢ２１）、ともに満たさないならば（ステップＢ１９：Ｎｏ）、マルチパス信号でないと判定する（ステップＢ２３）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、マルチパス信号判定処理を終了する。
【０１６４】
図４６のベースバンド処理に戻って、マルチパス信号判定処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星からの受信信号がマルチパス信号であると判定したならば（ステップＡ１３：Ｙｅｓ）、記憶部２７に記憶されたマルチパス信号信頼度判定プログラム２７１３に従ってマルチパス信号信頼度判定処理を行う（ステップＡ１５）。
【０１６５】
図４８は、マルチパス信号信頼度判定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７のオフセット値テーブル２７４を参照し、当該捕捉対象衛星の衛星番号２７４１及びステップＡ９で計測した当該捕捉対象衛星の信号強度２７４３に対応するＰＥオフセット値２７４５を読み出す（ステップＣ１）。そして、ステップＢ３で算出したＰＥ値からＰＥオフセット値２７４５を減算することで、ΔＰＥ値を算出する（ステップＣ３）。
【０１６６】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７の衛星グループテーブル２７５を参照し、当該捕捉対象衛星の衛星番号２７５３に対応する衛星グループ２７５１を判定する（ステップＣ５）。そして、記憶部２７の信頼度判定用閾値テーブル２７６を参照し、判定した衛星グループ２７５１とステップＣ３で算出したΔＰＥ値とに基づいて、信頼度判定用閾値を決定する（ステップＣ７）。
【０１６７】
その後、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星の相関値を用いてＰＬ値を算出する（ステップＣ９）。そして、記憶部２７のオフセット値テーブル２７４を参照し、当該捕捉対象衛星の衛星番号２７４１及びステップＡ９で計測した当該捕捉対象衛星の信号強度２７４３に対応するＰＬオフセット値２７４７を読み出す（ステップＣ１１）。そして、ＰＬ値からＰＬオフセット値２７４７を減算することで、ΔＰＬ値を算出する（ステップＣ１３）。
【０１６８】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、ステップＣ１３で算出したΔＰＬ値に対して、ステップＣ７で決定した信頼度判定用閾値を用いた閾値判定を行って、受信したマルチパス信号の信頼度を判定する（ステップＣ１５）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、マルチパス信号信頼度判定処理を終了する。
【０１６９】
図４６のベースバンド処理に戻って、マルチパス信号信頼度判定処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７に記憶されたコード位相誤差算出プログラム２７１５に従ってコード位相誤差算出処理を行う（ステップＡ１７）。
【０１７０】
図４９は、コード位相誤差算出処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７のコード位相誤差モデル式テーブル２７７を参照し、ステップＣ３で算出したΔＰＥ値２７７１と、マルチパス信号信頼度判定処理で判定したマルチパス信号信頼度２７７３とに対応するコード位相誤差モデル式２７７５を選択する（ステップＤ１）。
【０１７１】
次いで、衛星信号捕捉部２５１は、ステップＤ１で選択したコード位相誤差モデル式２７７５にΔＰＥ値を代入することで、コード位相誤差ＥＲＲを算出する（ステップＤ３）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、コード位相誤差算出処理を終了する。
【０１７２】
図４６のベースバンド処理に戻って、コード位相誤差算出処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、ステップＡ７で算出したメジャメント情報に含まれるコード位相からコード位相誤差算出処理で算出したコード位相誤差ＥＲＲを減算することで、コード位相を補正する（ステップＡ１９）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。
【０１７３】
なお、ステップＡ１３において受信信号がマルチパス信号ではないと判定した場合は（ステップＡ１３；Ｎｏ）、衛星信号捕捉部２５１は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。つまり、受信信号がマルチパス信号ではないと判定された捕捉対象衛星については、コード位相を補正せずに、そのまま位置算出計算に利用する。
【０１７４】
全ての捕捉対象衛星についてステップＡ５〜Ａ１９の処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、ループＡの処理を終了する（ステップＡ２１）。その後、位置算出部２５３は、捕捉した各衛星のメジャメント情報を用いて位置算出計算を実行する（ステップＡ２３）。具体的には、受信信号がマルチパス信号であると判定された捕捉衛星については、ステップＡ１９で補正されたコード位相を用いて擬似距離を算出し、受信信号がマルチパス信号でないと判定された捕捉衛星については、ステップＡ７で算出されたコード位相を用いて擬似距離を算出する。そして、擬似距離を用いて、最小二乗法やカルマンフィルターを利用した収束計算を行って、携帯型電話機１の位置を算出する。
【０１７５】
その後、位置算出部２５３は、算出した位置を出力位置としてホスト処理部３０に出力する（ステップＡ２５）。そして、処理を終了するか否かを判断し（ステップＡ２７）、終了しないならば（ステップＡ２７：Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、終了するならば（ステップＡ２７：Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。
【０１７６】
４．作用効果
本実施形態によれば、ＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う。そして、相関演算で求められたピーク位相におけるピーク相関値（第１の相関値）と、ピーク位相から所定位相遅れた位相における相関値（第２の相関値）とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離の指標値であるΔＰＬ値を算出する。そして、所定の信頼度判定用閾値に対するΔＰＬ値の高低を判定基準として、受信信号の信頼度を判定する。この際、信頼度判定用閾値を予め定められた衛星グループに応じて変更する。
【０１７７】
マルチパス信号において、間接波信号は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機までの伝播距離が直接波信号に比べて長いため、直接波信号に対して遅れた信号となる。そのため、受信信号がマルチパス信号であれば、ピーク位相から遅れた位相において間接波信号の影響が現れ、相関値がある程度大きな値となる。そのため、ΔＰＬ値を算出することで、間接波信号が直接波信号に及ぼす影響の程度を判断することができ、受信信号の良し悪しを判定できる。
【０１７８】
また、間接波信号が直接波信号に及ぼす影響の程度はＧＰＳ衛星によって異なり得る。そのため、本実施形態では、直接波信号と間接波信号との位相差を変化させてΔＰＬ値を算出した場合のΔＰＬ値の増減の変化の振幅に応じてＧＰＳ衛星を３つの衛星グループに分類した。そして、衛星グループ毎に信頼度判定用閾値を変更することとした。これにより、受信信号の信頼度をより適確に判定することができる。
【０１７９】
５．変形例
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。
【０１８０】
５−１．受信信号の信頼度の用途
上記の実施形態で判定した受信信号の信頼度の用途は、コード位相誤差の算出に限られない。例えば、受信信号の信頼度に基づいて、位置算出に不適な衛星である測位不適衛星を判定することとしてもよい。例えば、受信信号の信頼度が「低」と判定されたＧＰＳ衛星を測位不適衛星と判定する。そして、測位不適衛星から受信したＧＰＳ衛星信号は位置算出に利用せずに、測位不適衛星と判定されなかったＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号のみを利用して位置算出を行うこととしてもよい。この場合も、位置算出の正確性を向上させることができる。
【０１８１】
５−２．受信信号の信頼度の設定
また、上記の実施形態では、ΔＰＬ値が信頼度判定用閾値以上か未満かに応じて、信頼度を「高」又は「低」に振り分けるものとして説明したが、信頼度をより細かく振り分けることとしてもよい。ΔＰＬ値が大きいほど受信信号の信頼度が高いため、信頼度判定用閾値を段階的に設定しておくことで、段階的な受信信号の信頼度判定を実現することができる。
【０１８２】
なお、この場合についても、受信信号の信頼度に応じた複数種類のコード位相誤差モデル式を定めておき、受信信号の信頼度に応じたコード位相誤差モデル式を選択して、コード位相誤差ＥＲＲを算出すればよい。また、上記のように受信信号の信頼度に基づいて測位不適衛星を判定する手法を適用する場合も、受信信号の信頼度が低い衛星から順に測位不適衛星を選択することとすればよい。
【０１８３】
５−３．信頼度判定用閾値の設定
上記の実施形態では、衛星グループ毎に信頼度判定用閾値を定めておくものとして説明したが、衛星グループ毎ではなく、衛星毎に信頼度判定用閾値を定めておくこととしてもよい。
【０１８４】
具体的には、上記の実施形態では、ΔＰＬ値の増減変化の振幅に応じて３つの衛星グループに衛星を分類したが、厳密にはΔＰＬ値の増減変化の振幅は衛星毎に異なるものである。そのため、各衛星のΔＰＬ値の増減変化の振幅をより細かく分類し、各々の衛星毎に信頼度判定用閾値を設定して受信信号の信頼度判定を行うことも可能である。なお、衛星グループに分類する場合も、必ずしも３つの衛星グループである必要はなく、衛星グループの数は適宜設定変更可能である。
【０１８５】
５−４．ＰＥ値及びＰＬ値の算出方法
上記の実施形態で説明したＰＥ値及びＰＬ値の算出方法を次のようにすることも可能である。図５０は、変形例におけるＰＥ値の算出方法の説明図である。図８では、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上進んだ位相での相関値Ｐｎ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮチップだけ進んだコード位相での相関値Ｐａを用いてＰＥ値を算出したが、相関値Ｐｎを用いずに、次式（７）に従ってＰＥ値を算出することにしてもよい。
ＰＥ＝Ｐｐ／Ｐａ ・・・（７）
【０１８６】
図５１は、変形例におけるＰＬ値の算出方法の説明図である。図１８では、Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＭチップ遅れた位相での相関値Ｐｂとを用いてＰＬ値を算出したが、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ未満遅れた位相での相関値Ｐｍを併用して、次式（８）に従ってＰＬ値を算出することにしてもよい。
ＰＬ＝（Ｐｍ−Ｐｂ）／（Ｐｐ−Ｐｂ） ・・・（８）
【０１８７】
５−５．指標値
上記の実施形態では、ΔＰＬ値をマルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離の指標値として用い、ΔＰＥ値を直接波信号と間接波信号との干渉の種類の指標値として用いた。しかし、実際には、ＰＬ値及びＰＥ値も、ΔＰＬ値及びΔＰＥ値とそれぞれ同様の時間変動を示す場合が多い。そのため、ＰＬ値をマルチパス信号に含まれる間接波信号の直接波信号に対する遅延距離の指標値として用い、ＰＥ値を直接波信号と間接波信号との干渉の種類の指標値として用いることも可能である。
【０１８８】
５−６．コード位相誤差モデル式
上記の実施形態では、ΔＰＥ値とコード位相誤差ＥＲＲとの関係を示すコード位相誤差モデル式を１次関数で近似するものとして説明したが、２次以上の関数や指数関数、対数関数等の各種関数を用いて近似することも可能である。
【０１８９】
５−７．マルチパス信号の判定
上記の実施形態のマルチパス信号判定方法はあくまでも一例であり、他の公知の手法を適用することも当然可能である。何れの手法を用いるにせよ、マルチパス信号であると判定された受信信号に対して、上記の実施形態の受信信号信頼度判定方法及びコード位相誤差算出方法を適用することで、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９０】
また、マルチパス信号の判定は、受信信号の信頼度を判定する前に行ってもよいし、受信信号の信頼度を判定した後に行ってもよい。前者の場合には、最初に受信信号のマルチパス判定を行い、受信信号がマルチパス信号であると判定された場合は、受信信号の信頼度判定を行う。他方、受信信号がマルチパス信号ではないと判定された場合は、受信信号の信頼度判定は行わない。
【０１９１】
後者の場合には、最初に受信信号の信頼度判定を行い、その後に、受信信号のマルチパス判定を行う。そして、受信信号がマルチパス信号であると判定された場合は、前もって算出しておいた信頼度を採択する。他方、受信信号がマルチパス信号ではないと判定された場合は、前もって算出しておいた信頼度は削除するなどして、採択しないようする。
【０１９２】
５−８．電子機器
上記の実施例では、電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合について説明したが、他には、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。
【０１９３】
５−９．衛星測位システム
また、上記の実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを利用した場合を説明したが、例えば、ＧＰＳと同じＣＤＭＡ方式を用いたＧＡＬＩＬＥＯといった他の衛星測位システムにも同様に適用可能なのは勿論である。さらには、衛星測位システムに限らず、直接スペクトラム拡散方式により変調された信号が送出されるシステム、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格の無線ＬＡＮの無線信号を測位用信号として用いるシステムにも適用可能である。
【０１９４】
５−１０．処理の主体
また、上記の実施例では、ベースバンド処理回路部の処理部が各種の処理を行うものとして説明したが、電子機器のプロセッサーであるホスト処理部が各種の処理を行うことにしてもよい。また、マルチパス信号の判定、受信信号の信頼度判定及びコード位相誤差算出はベースバンド処理回路部の処理部が行い、位置算出はホスト処理部が行うといったように、２つの処理部で処理を分担することとしてもよい。
【符号の説明】
【０１９５】
１ 携帯型電話機、 １０ ＧＰＳ受信部、 １１ ＲＦ受信回路部、 ２０ ベースバンド処理回路部、 ２１ 乗算部、 ２２ キャリア除去用信号発生部、 ２３ 相関演算部、 ２４ レプリカコード発生部、 ２５ 処理部、 ２７ 記憶部、 ３０ ホスト処理部、 ４０ 操作部、 ５０ 表示部、 ６０ 携帯電話用アンテナ、 ７０ 携帯電話用無線通信回路部、 ８０ 記憶部、 ９０ 時計部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行うことと、
前記相関演算で求められたピーク位相の相関値である第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号の場合に有用な前記受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定することと、
前記判定基準を衛星に応じて変更することと、
を含む受信信号信頼度判定方法。
【請求項２】
前記判定することは、
前記第１の相関値と前記第２の相関値とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値を算出することと、
前記指標値が所定の閾値条件を満たすことを前記判定基準として前記受信信号の信頼度を判定することと、
を含み、
前記変更することは、前記閾値条件を衛星に応じて変更することを含む、
請求項１に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項３】
前記閾値条件は、前記直接波と前記間接波との位相差を変化させて前記指標値を算出した場合の前記指標値の変化傾向に基づいて定められた条件である、
請求項２に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項４】
前記閾値条件が、前記変化傾向に基づき衛星のグループ毎に定められている、
請求項３に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項５】
前記間接波の前記直接波に対する干渉の種類が増加的干渉である場合の第１の閾値条件と、前記干渉の種類が減殺的干渉である場合の第２の閾値条件との２種類の閾値条件が定められており、
前記第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相進んだ位相の相関値である第３の相関値とを用いて前記干渉の種類を検出することを更に含み、
前記判定することは、前記第１及び第２の閾値条件のうちの前記干渉の種類に対応する閾値条件に従って判定することを含む、
請求項３又は４に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項６】
前記第１の閾値条件は、前記指標値の変化の振幅と前記指標値に対する閾値とが負の相関を有するように定められており、前記第２の閾値条件は、前記指標値の変化の振幅と前記指標値に対する閾値とが正の相関を有するように定められている、
請求項５に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の受信信号信頼度判定方法を実行することと、
前記ピーク位相の真のコード位相からの誤差を、前記受信信号信頼度判定方法により判定された信頼度を用いて算出することと、
を含むコード位相誤差算出方法。
【請求項８】
衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う相関演算部と、
前記相関演算で求められたピーク位相の相関値である第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号の場合に有用な前記受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定する判定部と、
前記判定基準を衛星に応じて変更する変更部と、
を備えた受信信号信頼度判定装置。
【請求項１】
衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行うことと、
前記相関演算で求められたピーク位相の相関値である第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号の場合に有用な前記受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定することと、
前記判定基準を衛星に応じて変更することと、
を含む受信信号信頼度判定方法。
【請求項２】
前記判定することは、
前記第１の相関値と前記第２の相関値とを用いて、マルチパス信号に含まれる間接波の直接波に対する遅延距離の指標値を算出することと、
前記指標値が所定の閾値条件を満たすことを前記判定基準として前記受信信号の信頼度を判定することと、
を含み、
前記変更することは、前記閾値条件を衛星に応じて変更することを含む、
請求項１に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項３】
前記閾値条件は、前記直接波と前記間接波との位相差を変化させて前記指標値を算出した場合の前記指標値の変化傾向に基づいて定められた条件である、
請求項２に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項４】
前記閾値条件が、前記変化傾向に基づき衛星のグループ毎に定められている、
請求項３に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項５】
前記間接波の前記直接波に対する干渉の種類が増加的干渉である場合の第１の閾値条件と、前記干渉の種類が減殺的干渉である場合の第２の閾値条件との２種類の閾値条件が定められており、
前記第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相進んだ位相の相関値である第３の相関値とを用いて前記干渉の種類を検出することを更に含み、
前記判定することは、前記第１及び第２の閾値条件のうちの前記干渉の種類に対応する閾値条件に従って判定することを含む、
請求項３又は４に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項６】
前記第１の閾値条件は、前記指標値の変化の振幅と前記指標値に対する閾値とが負の相関を有するように定められており、前記第２の閾値条件は、前記指標値の変化の振幅と前記指標値に対する閾値とが正の相関を有するように定められている、
請求項５に記載の受信信号信頼度判定方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の受信信号信頼度判定方法を実行することと、
前記ピーク位相の真のコード位相からの誤差を、前記受信信号信頼度判定方法により判定された信頼度を用いて算出することと、
を含むコード位相誤差算出方法。
【請求項８】
衛星信号を受信した受信信号とレプリカコードとの相関演算を行う相関演算部と、
前記相関演算で求められたピーク位相の相関値である第１の相関値と、前記ピーク位相から所定位相遅れた位相の相関値である第２の相関値とを用いて、前記受信信号がマルチパス信号の場合に有用な前記受信信号の信頼度を所定の判定基準に従って判定する判定部と、
前記判定基準を衛星に応じて変更する変更部と、
を備えた受信信号信頼度判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【公開番号】特開２０１２−９３１３４（Ｐ２０１２−９３１３４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３８９２０（Ｐ２０１０−２３８９２０）
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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