衛星信号判定装置
【課題】衛星航法システムにおいて、それぞれ同一の情報を含む２周波の信号が同一衛星から同時に出力される場合に、当該２周波の信号がどの衛星から発せられたかの判定を、正確、簡易に、かつ効率よく行うようにする。
【解決手段】 各チャンネルにおいて、次のような処理を行う。受信装置６では、Ｌ１信号のＰＮコードと所望する衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かによりＬ１信号が所望する衛星のものであるか否かを判定する。所望する衛星のものと判定したときは、Ｌ１信号判定部１１では、所望する衛星の所望する以外の衛星のキャリア周波数の比較及び信号レベルの比較により、Ｌ１信号が所望する衛星のものか否か判定する。この判定を前提として、Ｌ２信号判定部１２では、受信信号の送信時刻によりＬ２信号が所望する衛星のものか否か判定する。
【解決手段】 各チャンネルにおいて、次のような処理を行う。受信装置６では、Ｌ１信号のＰＮコードと所望する衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かによりＬ１信号が所望する衛星のものであるか否かを判定する。所望する衛星のものと判定したときは、Ｌ１信号判定部１１では、所望する衛星の所望する以外の衛星のキャリア周波数の比較及び信号レベルの比較により、Ｌ１信号が所望する衛星のものか否か判定する。この判定を前提として、Ｌ２信号判定部１２では、受信信号の送信時刻によりＬ２信号が所望する衛星のものか否か判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星信号判定装置、及び測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System）は約20,000ｋｍ上空を周回している２９機（２００６年６月１日現在）の衛星から送信される信号を受信機で同時に受信して、衛星の軌道情報や時刻情報を含む航法データを取得することにより、受信機の現在位置を算出することが可能とするシステムである。
【０００３】
この場合、衛星は固有のＰＮ（Pseudo Noise）コードと呼ばれる擬似ランダムコードを用い、スペクトラム拡散方式により位相変調された信号を送信している。受信機は衛星に応じたＰＮコードの発生器を備えているので、衛星からの信号を受信したときは、その衛星から受信したＰＮコードと受信機で発生させたＰＮコードとの相関値を求めることにより、受信機が所望の衛星の送信信号を受信しているか否かを判別する。ここで、ＰＮコードの相関値は、受信信号のＰＮコードと受信機のＰＮコードとが同一位相の場合にピークが現れ、位相差が１チップ以上ある場合、又は、他の衛星と相互相関している場合には小さな値になる。ここで、「チップ（Chip）」とは、２進数で１又は０のいずれかを転送するのに必要な時間の長さのことである。
【０００４】
ここで、衛星の送信信号を受信するには、まず各衛星から受信したＰＮコードと受信機が発生させたＰＮコードとの相関値を求める。その相関値に一定値以上のピークを検出した場合には、所望の衛星からの送信信号を受信したと判定し、その後は信号を捕捉しながら各衛星の航法データを収集する。航法データは５０bpsで６秒（３００ビット）のサブフレームとして送信される。サブフレームは５種類のカテゴリに分けられ、サブフレーム１は各衛星の時計の補正値、健康状態などであり、サブフレーム２，３は各衛星の軌道パラメータを含むエフェメリスデータであり、サブフレーム４，５は全衛星の概略の軌道情報（アルマナックデータ）や電離層遅延補正係数である。これらのサブフレーム１〜５は順番に送信され、サブフレーム１〜５が集まって１つのフレームとなる。この１つのフレームは放送するのには３０秒(1500ビット）を必要とする。さらに、フレームは２５種類に分けられる。これら２５フレームを１２．５分（1500×25ビット）受信することで全情報が収集できたことになる。
【０００５】
受信機において当該受信機の現在位置を算出するためには、少なくとも３機以上の衛星を同時に受信して、エフェメリスデータを取得する必要がある。エフェメリスデータは、送信する衛星自身の詳細な軌道情報であり、送信する衛星白身の送信信号を受信しなければエフェメリスデータを取得できないので、エフェメリスデータも少なくとも３機以上の衛星で取得しなければならない。取得したエフェメリスデータから、その衛星の位置を算出し、受信機からその衛星までの距離をその伝搬時間から求め、所定の連立方程式を解くことにより測位結果を求めることができる。
【０００６】
実際の受信機においては、衛星の送信信号を受信して、その受信信号がどの衛星のものかを特定する処理を行う。その特定の方法は、受信信号のＰＮコードと受信機の所望の衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、そのピークがある一定の閾値を越えたか否かを判定することによる。ピークが閾値を越えた場合には、所望の衛星のＰＮコードを受信したと判定して追尾処理を行い、衛星から送られる航法データを受信する。
【０００７】
ここで、図５は受信信号のＰＮコードと受信機における所望の衛星のＰＮコードとの位相シフト量を横軸とし、相関値を縦軸として表したグラフの一例である。同図の例では、自己相関となり、所望の衛星でピークが現れているので、所望の衛星の送信信号を受信しているとわかる。
【０００８】
次に、この場合に、図６に示すように閾値を下げて高感度にした場合を考えてみる。ここで、所望の衛星を衛星Ａ、所望の衛星以外の可視衛星を衛星Ｂとする。相互相関で衛星Ｂから受信したＰＮコードと受信機が発生させた衛星ＡのＰＮコードとで相関値のピークが閾値を越えてしまった場合には、受信機は衛星Ａとして追尾するが、実際は衛星Ｂを誤って追尾していることになる。そして、このまま追尾を継続することで衛星Ａのエフェメリスデータとして衛星Ｂのエフェメリスデータが受信される。つまり、受信したエフェメリスデータから計算される衛星位置は衛星Ａのものではなく衛星Ｂのものとなる。また、衛星からの信号の送信時刻は相互相関で得られたピークから算出されるので、意昧のないものとなる。従って、この結果が測位誤差となって現れてしまうという不具合が生じる。
【０００９】
そこで、特許文献１には、別の間違った衛星の送信信号を受信しているにもかかわらず、所望の衛星の信号を受信していると判定しないようにするための技術について開示している。
【００１０】
このような誤った判定の防止策として、特許文献１には次のチェック１〜４の４つの手段について開示される。
【００１１】
（１）チェック１
位置の分かっている基準局が発信する電波を利用して、基準局と全可視衛星間の距離の誤差を修正して精度を高める技術が知られている。ここで、基準局は、受信して得られた基準局と全可視衛星間の距離の情報を受信機に補助データとして送信する。そのため、その補助データで可視衛星の衛星番号がわかるので、補助データで送信された可視衛星の衛星番号と受信機で受信した衛星番号とを比較し、補助データで送信された可視衛星の衛星番号の中に受信機で受信した衛星番号が無かった場合には、所望の衛星から受信できていないと判定し、衛星から受信したエフェメリスデータを無効として測位計算には用いないようにする。
【００１２】
（２）チェック２
所望の衛星の送信信号を受信機で受信し、そのキャリア周波数から取得したドップラ周波数Ａと、所望の衛星から取得したエフェメリスデータから予測したドップラ周波数Ｂとを取得する。そして、ドップラ周波数Ａとドップラ周波数Ｂとの差の絶対値を算出する。その差の絶対値が所定の閾値以上であった場合、ドップラ周波数Ａを取得した衛星とドップラ周波数Ｂを取得した衛星とが異なると判定し、所望の衛星から受信したエフェメリスデータを無効として測位計算には用いないようにする。
【００１３】
（３）チェック３
前回の受信機の概略位置から所望の衛星までの距離と、今回の受信機の概略位置から所望の衛星までの距離とを測定し、前回の距離と今回の距離の差から距離の変化量の実測値を測定する。また、所望の衛星から取得したエフェメリスデータから予測した所望の衛星と受信機との間の距離の変化量の予測値を算出し、実測値と予測値の差の絶対値を算出する。その差の絶対値が所定の閾値以上であった場合、実測値を測定した衛星と予測値を測定した衛星が異なると判定し、所望の衛星から受信したエフェメリスデータを無効として測位計算に用いないようにする。
【００１４】
（４）チェック４
可視衛星の内、所望の衛星として衛星Ｃ、衛星Ｃ以外の衛星として衛星Ｄを考える。受信機の概略位置から衛星Ｃまでの距離と、受信機の概略位置から衛星Ｄまでの距離との差Ａを算出する。また、衛星Ｃの送信信号の送信時刻と衛星Ｄの送信信号の送信時刻との差Ｂを算出する。そして、差Ａと差Ｂとの差の絶対値を算出し、その差の絶対値が所定の閾値以上であった場合、衛星Ｃと衛星Ｄのどちらかの衛星は正しくないと判定し、衛星Ｃから受信したエフェメリスデータと衛星Ｄから受信したエフェメリスデータを無効として測位計算に用いないようにする。
【特許文献１】特開２００３‐２１６７２号公報
【非特許文献１】J.J.SPILKER,Jr.,“GPS Signal Structure andPerformance Characteristics”, GLOBAL POSITIONING SYSTEMPapers published in NAVIGATION VOLUME 1, THE INSTITUTE OF NAVIGATION, 1980, p46Table2-6
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ここで、次世代ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）においては、衛星から送信される信号には、従来からのＬ１信号と民間で利用可能なＬ２信号とがある。このＬ１信号とＬ２信号とは、同一の衛星から同時刻に出力される同一の情報を含むものであるが、周波数帯域が互いに異なる（Ｌ１信号は１５７５．４２ＭＨｚ、Ｌ２信号は１２２７．６０ＭＨｚ）信号である。
【００１６】
そして、前述のチェック１〜４の技術は、Ｌ１信号のみならずＬ２信号にも適用することができる。
【００１７】
しかしながら、前述のチェック１〜４の技術においては、以下のような不具合がある。
【００１８】
チェック１の技術では、基準局からの伝送に別途回線が必要であり、煩雑である不具合がある。
【００１９】
チェック２の技術では、所望の衛星以外の可視衛星として衛星Ｅを考えると、相互相関で衛星Ｅから受信したＰＮコードと受信機が発生させた所望の衛星のＰＮコードで相関値のピークが閾値を越えてしまった場合、送信信号のキャリア周波数から取得できるドップラ周波数は衛星Ｅのドップラ周波数Ｃであり、そのときドップラ周波数の予測に使用するエフェメリスデータも衛星Ｅのものであるので、予想したドップラ周波数は衛星Ｅのドップラ周波数Ｃである。従って、同一衛星のドップラ周波数であるので差が生まれず、エフェメリスデータを排除できないことがあるという不具合がある。
【００２０】
チェック３の技術では、所望の衛星を衛星Ｆ、衛星Ｆ以外の可視衛星を衛星Ｇとする。相互相関で衛星Ｇから受信したＰＮコードと受信機が発生させた衛星ＦのＰＮコードとの相関値のピークが閾値を越えてしまった場合、受信機は衛星Ｆとして追尾するが、実際は衛星Ｇを追尾していることになる。この場合、前述の通り衛星と受信機との間の距離が衛星Ｆと受信機との間の距離になり、送信時刻は相互相関で得られたピークから算出されることから意昧のないものとなるので、このとき算出される今回の測位結果は意味のないものとなる。しかし、次回の測位結果は今回の測位結果同様意味のないものであるが、今回の測位結果と次回の測位結果の差である今回の測位結果からの変化量Ａは衛星Ｇに起因している。従って、その変化量Ａは衛星Ｇのものとなる。また、衛星と受信機との間の距離の変化量の予測値に使用するエフェメリスデータも衛星Ｇから受信したエフェメリスデータであるので、衛星と受信機との間の距離の変化量の予測値は衛星Ｇのものとなる。従って、変化量Ａと予測値とは同一衛星の変化量であるので差が生まれず、エフェメリスデータを排除できないという不具合がある。
【００２１】
チェック４の技術では、前述の通り、衛星Ｃと衛星Ｄのどちらかの衛星が異なるとの判定は可能であるが、衛星Ｃと衛星Ｄのどちらの衛星が異なるかという特定はできない。従って、衛星Ｃから受信したエフェメリスデータと衛星Ｄから受信したエフェメリスデータを無効として測位計算に用いないようにする必要があるので、非効率であるという不具合がある。
【００２２】
このように、チェック１〜４に開示の技術では、正しい衛星の判定を正確、簡易に、かつ効率よく行うことができないという不具合がある。
【００２３】
また、次世代ＧＮＳＳシステムでは、図７に例を示すように、衛星１０１，１０２，１０３からはＬ１信号１１１、Ｌ２信号１１２の２周波の信号が同時に送信され、受信機のアンテナ１２１で受信できる。
【００２４】
そして、この場合に前述のチェック１〜４の判定を当該２周波の信号の判定に拡張した場合には、チェック数が増大し、処理負荷が重くなってしまうという不具合もある。
【００２５】
そこで、Ｌ１信号の判定を正確、簡易に、かつ効率よく行うようにして、この判定結果を使用してＬ２信号の判定も効率よく行うことにより、全体として衛星から受信する２周波の信号がどの衛星から発せられたかの判定を、正確、簡易に、かつ効率よく行うようにしたい。
【００２６】
そこで、本発明の目的は、衛星航法システムにおいて、それぞれ同一の情報を含む２周波の信号が同一衛星から同時に出力される場合に、当該２周波の信号がどの衛星から発せられたかの判定を、正確、簡易に、かつ効率よく行うようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
（１）本発明は、互いに帯域が異なり同一時刻に送信される第１信号及び第２信号を受信信号として各衛星から受信する受信装置と、前記第１信号のＰＮコードと所望の衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かにより当該第１信号が所望の衛星のものであるか否かを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段により前記第１信号が前記所望の衛星のものであると判定したときは、当該所望の衛星から受信したキャリア周波数と所望以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が第２閾値より大きいか否かにより当該所望の衛星と当該所望以外の衛星とから前記第１信号を受信して、相互相関しているのか否かを判定する第２判定手段と、前記第２判定手段により前記所望の衛星から受信したキャリア周波数と前記所望以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が前記第２閾値以下であるときは、当該所望の衛星からの受信信号の信号レベルと当該所望以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より小さいか否かにより当該所望の衛星と当該所望以外の衛星とから前記第１信号を受信しているのか否かを判定する第３判定手段と、前記第２及び第３判定手段により前記所望の衛星と前記所望以外の衛星とから前記第１信号を受信していると判定したときは、当該判定がされた衛星の前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の送信時刻との差が第４閾値より小さいか否かにより前記第１信号を受信していると判定された衛星から前記第２信号も受信しているのか否かを判定する第４判定手段と、を備えている衛星信号判定装置である。
【００２８】
（２）別の本発明は、互いに帯域が異なり同一時刻に送信されスペクトラム拡散方式により位相変調された第１信号及び第２信号を受信信号として各衛星から当該各衛星にそれぞれ対応している複数のチャンネルで受信する受信装置と、前記各チャンネルで受信した前記各衛星の各受信信号に含まれる当該衛星の軌道情報により測位計算を行う測位手段と、を備え、前記チャンネルごとに、前記第１信号のＰＮコードと当該チャンネルで所望する衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かにより当該第１信号が当該チャンネルで所望する衛星のものであるか否かを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段により前記第１信号が当該チャンネルで所望する衛星のものであると判定したときは、当該チャンネルで所望する衛星から受信したキャリア周波数と当該チャンネル所望する以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が第２閾値より大きいか否かにより当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信して、相互相関しているのか否かの判定を当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外衛星との全ての組み合わせについて行う第２判定手段と、前記第２判定手段により当該チャンネルで所望する衛星から受信したキャリア周波数と当該チャンネルで所望する以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が前記第２閾値以下であるときは、当該チャンネルで所望する衛星からの受信信号の信号レベルと当該チャンネルで所望する以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より小さいか否かにより当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信しているのか否かを判定する第３判定手段と、前記第３判定手段により当該チャンネルで所望する衛星からの受信信号の信号レベルと当該チャンネルで所望する以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より大きいときは、当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とのうち当該信号レベルの低い方の衛星からの前記受信信号を前記測位手段による測位計算の対象から除去する除去手段と、前記第２及び第３判定手段により当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信していると判定したときは、当該判定がされた衛星の前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の送信時刻との差が第４閾値より小さいか否かにより前記第１信号を受信していると判定された衛星から前記第２信号も受信しているのか否かを判定する第４判定手段と、を備えている、測位装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、第１判定手段により（受信装置の各チャンネルで）所望の衛星のＰＮコードを発生させて所望の衛星を特定する。そして、その衛星の第１信号が所望の衛星のものか否かを第２判定手段、第３判定手段により判定する。第２判定手段では、キャリア周波数に乗るドップラ周波数が衛星毎に異なることを利用して、所望の衛星と所望以外の衛星とでキャリア周波数が似通った値ならば、両衛星は同一の衛星で、どちらかの衛星を間違って受信している可能性が高いと判定する。この場合は、第３判定手段でどちらの衛星を間違って受信しているのかを信号レベルを比較することにより判定する。よって、第２判定手段、第３判定手段により正確に衛星の正誤を判断できる。また、基準局からの伝送のための別途の回線は不要なので簡易に衛星の正誤を判断できる。さらに、第３判定手段でどちらの衛星も誤りとはしないので効率よく衛星の正誤を判断できる。
【００３０】
次に、第１信号について衛星の正誤を正確、簡易に、かつ効率よく行なえたことを前提として、第１信号と第２信号とは同一衛星から同時に送信されるので、当該２周波の信号の送信時刻には誤差範囲の差しか生じないことを利用し、第４判定手段により第２信号について衛星の正誤を正確、簡易に、かつ効率よく行なうことができる。
【００３１】
よって、衛星から受信する２周波の信号がどの衛星から発せられたかの判定を、全体として正確、簡易に、かつ効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態にかかる測位装置１の電気的な接続のブロック図である。この測位装置１は、各種演算を行い、測位装置１の各部を集中的に制御するＣＰＵ２と、ＣＰＵ２が実行する各種プログラムや固定データを格納したＲＯＭ３と、ＣＰＵ２の作業エリアとなるＲＡＭ４とがバス５により接続されている。また、バス５にはスペクトラム拡散方式で変調された衛星の信号を受信する受信装置６が接続されている。
【００３４】
図２は、ＲＯＭ３に格納されたプログラムに基づいてＣＰＵ２が実行する処理を説明する機能ブロック図である。
【００３５】
まず、受信装置６に接続されたアンテナ７により全可視衛星からの送信信号を受信する。受信装置６は、この受信した送信信号（Ｌ１信号とＬ２信号）のキャリア周波数とコード位相とを取得し、送信衛星を特定して、航法データを取得する。そして、取得した航法データの中からエフェメリスデータを取得する。キャリア周波数とコード位相とからは受信信号の信号レベルと伝搬時間と送信時刻とを算出することができる。また、エフェメリスデータは、衛星の軌道情報や時刻情報を含む航法データ中の送信する衛星自身の詳細な軌道情報である。
【００３６】
受信装置６は、各衛星にそれぞれ対応した複数チャンネル（ここではチャンネル数をｎとする）を備えている。そして、受信装置６においては、各チャンネルでそれぞれ自チャンネルが対象としている衛星のものであるとして特定したＬ１信号とＬ２信号とが得られる。ここで、Ｌ１信号とＬ２信号は、前述のとおり、同一衛星から同時刻に送信された同一の情報を含む信号であるが、互いに周波数帯域が異なっている。
【００３７】
受信装置６の各チャンネルにおける送信衛星の特定は、前述のように、受信信号であるＬ１信号のＰＮコードと当該受信装置６が対象としている衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、そのピークがある一定の閾値を越えたか否かを判定することにより行う。ピークが閾値を越えた場合には、所望の衛星のＰＮコードを受信したと判定して追尾処理を行い、衛星から送られる航法データを受信する。
【００３８】
そして、本実施の形態の測位装置１では、各チャンネルで受信したＬ１信号、Ｌ２信号が所望の衛星から受信できているのか否かを判定する。
【００３９】
まず、Ｌ１信号判定部１１は、各チャンネルにおいてＬ１信号が所望の衛星から受信できているか否かを判定する。Ｌ１信号判定部１１は、後述するキャリア周波数比較部１２と、信号レベル比較部１３とを備えている。
【００４０】
また、Ｌ２信号判定部２１は、各チャンネルにおいてＬ２信号が所望の衛星から受信できているか否かを判定する。Ｌ２信号判定部２１は、後述する送信時刻比較部２２を備えている。
【００４１】
測位部３１は、Ｌ１信号判定部１１、Ｌ２信号判定部２１における判定により各チャンネルで正しく受信された各衛星の信号により測位計算を行う。
【００４２】
まず、Ｌ１信号判定部１１で行う処理（Ｌ１判定）について説明する。図３は、Ｌ１信号判定部１１で行う処理のフローチャートである。
【００４３】
まず、受信装置６から全可視衛星のＬ１信号のコード位相とキャリア周波数を取得する（ステップＳ１）。
【００４４】
前述のとおり、受信装置６の各チャンネルでは当該チャンネルが所望する衛星のＰＮコードを発生させて、所望の衛星を探している。ここで、複数のチャンネルの内、１つのチャンネルで所望する衛星を衛星Ｋ、当該チャンネル以外の何れかのチャンネルで所望する衛星を衛星Ｌとする。受信装置６で取得したキャリア周波数から、衛星Ｋのキャリア周波数と衛星Ｌのキャリア周波数を比較する。キャリア周波数に乗るドップラ周波数が衛星毎に異なるため、キャリア周波数は衛星毎に異なる値を示すことになる。すなわち、キャリア周波数比較部１２で、キャリア周波数比較部２２で衛星Ｋのキャリア周波数と衛星Ｌのキャリア周波数の差の絶対値を計算し（ステップＳ２）、その結果Ａを所定の閾値ａと比較する（ステップＳ３）。
【００４５】
ここで、閾値ａとしては、衛星Ｋのキャリア周波数と衛星Ｌのキャリア周波数とが似通っているか、あるいは異なっているかを切り分けることができるような適切な値に設定する。結果Ａが閾値ａより大きければ（ステップＳ３のＹ）、衛星Ｋと衛星Ｌとはそれぞれ衛星Ｋと衛星Ｌから受信できていると判定し（ステップＳ４）、Ｌ１信号を測位部３１での測位計算に使用する。
【００４６】
結果Ａが閾値ａ以下であれば（ステップＳ３のＮ）、衛星Ｋと衛星Ｌとは同一の衛星で、どちらかの衛星を間違って受信している可能性が高いと判定し、引き続き、信号レベル比較部１３で以下のような信号レベルの判定を行う。すなわち、信号レベル比較部１３において、衛星Ｋと衛星Ｌとでどちらの衛星を間違って受信しているかを、信号レベルを比較して判定する。
【００４７】
ＧＰＳ標準の論文集の１つである前記の非特許文献１によれば、理論的に相互相関の場合の信号レベルは、自己相間の場合の信号レベルに比べて２３．８ｄＢ程度低くなるとしている。この結果から、閾値をｂとして、自己相関か相互相関かを判定できる信号レベルの差の値を設定する。仮に衛星Ｋの信号レベルが高く、衛星Ｌの信号レベルが低かったとする。衛星Ｋの信号レベルと衛星Ｌの信号レベルの差の絶対値を計算し（ステップＳ５）、その結果Ｂを閾値ｂと比較する（ステップＳ６）。
【００４８】
そして、結果Ｂの値が閾値ｂより小さければ（ステップＳ６のＹ）、結果Ａで衛星Ｋと衛星Ｌのキャリア周波数が似通っていたために、衛星Ｋと衛星Ｌが同一の衛星でどちらかの衛星を間違って受信している可能性が高いと判定したが、偶然にも同じドップラ周波数の衛星同士であったとして、衛星Ｋと衛星Ｌはそれぞれ衛星Ｋと衛星Ｌから受信できていると判定し（ステップＳ４）、Ｌ１信号を測位部３１における測位計算に使用する。
【００４９】
また、結果Ｂが閾値ｂ以上であれば（ステップＳ６のＮ）、衛星Ｋは衛星Ｋから受信できていると判定し（ステップＳ７）、衛星Ｌは衛星Ｌ以外の衛星から受信していると判定して、衛星Ｌとして受信したエフェメリスデータを無効として、測位計算に用いないようにする（ステップＳ８）。
【００５０】
以上のステップＳ２〜Ｓ８の判定は、衛星Ｋと衛星Ｌの組み合わせを各チャンネル内で総当りに行うことで（ステップＳ９〜Ｓ１２）、Ｌ１信号については各チャンネルが所望する衛星から受信できていることを確認する。すなわち、所望の衛星がＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の４つ存在し、この４つの衛星に対応して受信装置６が４チャンネルで、現在、衛星Ｓ１〜Ｓ４の全てが可視衛星であった場合、衛星Ｓ１〜Ｓ４の中の２つずつの組み合わせは６組あるので、この６組について各チャンネルで前述の判定を行う。
【００５１】
次に、Ｌ２信号判定部２１で行う処理（Ｌ２判定）について説明する。図４は、Ｌ２信号判定部２１で行う処理のフローチャートである。
【００５２】
Ｌ１信号判定部１１で行う前述の処理により、Ｌ１信号が所望の衛星から受信できているので、このことを前提として、Ｌ２信号が所望の衛星から受信できているか否かをＬ２信号判定部２１で判定する。まず、Ｌ１信号判定部１１によるＬ１判定を通過することにより正しく受信できていると判定された衛星のＬ２信号のコード位相とキャリア周波数をＬ２信号判定部２１が受信装置６から取得する（ステップＳ２１）。
【００５３】
これらの衛星のうち、１つの衛星を衛星Ｍとする。送信時刻比較部２２は、この衛星ＭのＬ１信号のコード位相からＬ１信号の送信時刻を算出し、また衛星ＭのＬ２信号のコード位相からＬ２信号の送信時刻を算出する（ステップＳ２２）。
【００５４】
そして、衛星ＭのＬ１信号の送信時刻と衛星ＭのＬ２信号の送信時刻とを比較し、Ｌ２信号が衛星Ｍから受信できているか否かの判定を行う。衛星からはＬ１信号とＬ２信号とは同時に放送されるため、基本的には受信装置６で取得するＬ１信号の送信時刻とＬ２信号の送信時刻とは等しい時刻となる。しかしながら、Ｌ１信号とＬ２信号とはキャリア周波数が異なるため、電離層遅延、マルチパス等様々な誤差が異なる。従って、Ｌ１信号の送信時刻とＬ２信号の送信時刻とは誤差分だけ違いが生じる。しかし、これらの様々な誤差は合計しても高々０．１μｓ(３０ｍ)程度なので、違いが誤差だけによるものと判断するために、閾値ｃとして、このような誤差範囲にかからないように見積もった値（例えば１μｓ（３００ｍ））を設定する。そして、衛星ＭのＬ１信号の送信時刻と衛星ＭのＬ２信号の送信時刻との差の絶対値を計算し（ステップＳ２３）、その結果Ｃを閾値ｃとを比較する（ステップＳ２４）。
【００５５】
これにより、結果Ｃが閾値ｃより小さければ（ステップＳ２４のＹ）、衛星ＭのＬ２信号は衛星Ｍから受信できていると判定し（ステップＳ２５）、Ｌ２信号を測位部３１における測位計算に使用する。
【００５６】
また、結果Ｃが閾値ｃ以上であれば（ステップＳ２４のＮ）、衛星ＭのＬ２信号は衛星Ｍ以外の衛星から受信していると判定し、衛星ＭのＬ２信号を測位に使用しないようにする（ステップＳ２６）。
【００５７】
以上のステップＳ２２〜Ｓ２６の処理は、各チャンネルにおいて、Ｌ１判定を通過した全衛星について行い（ステップＳ２７）、Ｌ２信号が各々のチャンネルが所望する衛星から受信できていることを確認する。
【００５８】
以上説明した測位装置１によれば、受信装置６の各チャンネルで所望の衛星のＰＮコードを発生させて所望の衛星を特定する。そして、その衛星のＬ１信号が所望の衛星のものか否かをキャリア周波数比較部１２、信号レベル比較部１３により判定する。キャリア周波数比較部１２では、キャリア周波数に乗るドップラ周波数が衛星毎に異なることを利用して、所望の衛星と所望以外の衛星とでキャリア周波数が似通った値ならば、両衛星は同一の衛星で、どちらかの衛星を間違って受信している可能性が高いと判定する。この場合は、信号レベル比較部１３でどちらの衛星を間違って受信しているのかを信号レベルを比較することにより判定する。よって、キャリア周波数比較部１２、信号レベル比較部１３により正確に衛星の正誤を判断できる。また、基準局からの伝送のための別途の回線は不要なので簡易に衛星の正誤を判断できる。さらに、信号レベル比較部１３ではどちらの衛星も誤りとはしないので効率よく衛星の正誤を判断できる。
【００５９】
次に、Ｌ１信号について衛星の正誤を正確、簡易に、かつ効率よく行なえたことを前提として、Ｌ１信号とＬ２信号とは同一衛星から同時に送信されるので、当該２周波の信号の送信時刻には誤差範囲の差しか生じないことを利用し、送信時刻比較部２２によりＬ２信号について衛星の正誤を正確、簡易に、かつ効率よく行なうことができる。
【００６０】
よって、衛星から受信する２周波の信号がどの衛星から発せられたかの判定を、全体として正確、簡易に、かつ効率よく行うことができる。
【００６１】
なお、前述の例では、まず、Ｌ１信号について衛星の正誤を正確に判定し、これを前提としてＬ２信号について衛星の正誤を判定するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｌ２信号について衛星の正誤を正確に判定し、これを前提としてＬ１信号について衛星の正誤を判定するようにしてもよい。
【００６２】
また、本発明はＧＰＳ技術への適用に限定されるものではなく、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳなどに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態である測位装置の電気的な接続のブロック図である。
【図２】測位装置が実行する処理の機能ブロック図である。
【図３】Ｌ１信号判定部で実行する処理のフローチャートである。
【図４】Ｌ２信号判定部で実行する処理のフローチャートである。
【図５】本発明の課題について説明するグラフである。
【図６】本発明の課題について説明するグラフである。
【図７】Ｌ１信号、Ｌ２信号の送信について説明するグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 測位装置
６ 受信装置
１１ Ｌ１信号判定部
１２ キャリア周波数比較部
１３ 信号レベル比較部
２１ Ｌ２信号判定部
２２ 送信時刻比較部
３１ 測位部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星信号判定装置、及び測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System）は約20,000ｋｍ上空を周回している２９機（２００６年６月１日現在）の衛星から送信される信号を受信機で同時に受信して、衛星の軌道情報や時刻情報を含む航法データを取得することにより、受信機の現在位置を算出することが可能とするシステムである。
【０００３】
この場合、衛星は固有のＰＮ（Pseudo Noise）コードと呼ばれる擬似ランダムコードを用い、スペクトラム拡散方式により位相変調された信号を送信している。受信機は衛星に応じたＰＮコードの発生器を備えているので、衛星からの信号を受信したときは、その衛星から受信したＰＮコードと受信機で発生させたＰＮコードとの相関値を求めることにより、受信機が所望の衛星の送信信号を受信しているか否かを判別する。ここで、ＰＮコードの相関値は、受信信号のＰＮコードと受信機のＰＮコードとが同一位相の場合にピークが現れ、位相差が１チップ以上ある場合、又は、他の衛星と相互相関している場合には小さな値になる。ここで、「チップ（Chip）」とは、２進数で１又は０のいずれかを転送するのに必要な時間の長さのことである。
【０００４】
ここで、衛星の送信信号を受信するには、まず各衛星から受信したＰＮコードと受信機が発生させたＰＮコードとの相関値を求める。その相関値に一定値以上のピークを検出した場合には、所望の衛星からの送信信号を受信したと判定し、その後は信号を捕捉しながら各衛星の航法データを収集する。航法データは５０bpsで６秒（３００ビット）のサブフレームとして送信される。サブフレームは５種類のカテゴリに分けられ、サブフレーム１は各衛星の時計の補正値、健康状態などであり、サブフレーム２，３は各衛星の軌道パラメータを含むエフェメリスデータであり、サブフレーム４，５は全衛星の概略の軌道情報（アルマナックデータ）や電離層遅延補正係数である。これらのサブフレーム１〜５は順番に送信され、サブフレーム１〜５が集まって１つのフレームとなる。この１つのフレームは放送するのには３０秒(1500ビット）を必要とする。さらに、フレームは２５種類に分けられる。これら２５フレームを１２．５分（1500×25ビット）受信することで全情報が収集できたことになる。
【０００５】
受信機において当該受信機の現在位置を算出するためには、少なくとも３機以上の衛星を同時に受信して、エフェメリスデータを取得する必要がある。エフェメリスデータは、送信する衛星自身の詳細な軌道情報であり、送信する衛星白身の送信信号を受信しなければエフェメリスデータを取得できないので、エフェメリスデータも少なくとも３機以上の衛星で取得しなければならない。取得したエフェメリスデータから、その衛星の位置を算出し、受信機からその衛星までの距離をその伝搬時間から求め、所定の連立方程式を解くことにより測位結果を求めることができる。
【０００６】
実際の受信機においては、衛星の送信信号を受信して、その受信信号がどの衛星のものかを特定する処理を行う。その特定の方法は、受信信号のＰＮコードと受信機の所望の衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、そのピークがある一定の閾値を越えたか否かを判定することによる。ピークが閾値を越えた場合には、所望の衛星のＰＮコードを受信したと判定して追尾処理を行い、衛星から送られる航法データを受信する。
【０００７】
ここで、図５は受信信号のＰＮコードと受信機における所望の衛星のＰＮコードとの位相シフト量を横軸とし、相関値を縦軸として表したグラフの一例である。同図の例では、自己相関となり、所望の衛星でピークが現れているので、所望の衛星の送信信号を受信しているとわかる。
【０００８】
次に、この場合に、図６に示すように閾値を下げて高感度にした場合を考えてみる。ここで、所望の衛星を衛星Ａ、所望の衛星以外の可視衛星を衛星Ｂとする。相互相関で衛星Ｂから受信したＰＮコードと受信機が発生させた衛星ＡのＰＮコードとで相関値のピークが閾値を越えてしまった場合には、受信機は衛星Ａとして追尾するが、実際は衛星Ｂを誤って追尾していることになる。そして、このまま追尾を継続することで衛星Ａのエフェメリスデータとして衛星Ｂのエフェメリスデータが受信される。つまり、受信したエフェメリスデータから計算される衛星位置は衛星Ａのものではなく衛星Ｂのものとなる。また、衛星からの信号の送信時刻は相互相関で得られたピークから算出されるので、意昧のないものとなる。従って、この結果が測位誤差となって現れてしまうという不具合が生じる。
【０００９】
そこで、特許文献１には、別の間違った衛星の送信信号を受信しているにもかかわらず、所望の衛星の信号を受信していると判定しないようにするための技術について開示している。
【００１０】
このような誤った判定の防止策として、特許文献１には次のチェック１〜４の４つの手段について開示される。
【００１１】
（１）チェック１
位置の分かっている基準局が発信する電波を利用して、基準局と全可視衛星間の距離の誤差を修正して精度を高める技術が知られている。ここで、基準局は、受信して得られた基準局と全可視衛星間の距離の情報を受信機に補助データとして送信する。そのため、その補助データで可視衛星の衛星番号がわかるので、補助データで送信された可視衛星の衛星番号と受信機で受信した衛星番号とを比較し、補助データで送信された可視衛星の衛星番号の中に受信機で受信した衛星番号が無かった場合には、所望の衛星から受信できていないと判定し、衛星から受信したエフェメリスデータを無効として測位計算には用いないようにする。
【００１２】
（２）チェック２
所望の衛星の送信信号を受信機で受信し、そのキャリア周波数から取得したドップラ周波数Ａと、所望の衛星から取得したエフェメリスデータから予測したドップラ周波数Ｂとを取得する。そして、ドップラ周波数Ａとドップラ周波数Ｂとの差の絶対値を算出する。その差の絶対値が所定の閾値以上であった場合、ドップラ周波数Ａを取得した衛星とドップラ周波数Ｂを取得した衛星とが異なると判定し、所望の衛星から受信したエフェメリスデータを無効として測位計算には用いないようにする。
【００１３】
（３）チェック３
前回の受信機の概略位置から所望の衛星までの距離と、今回の受信機の概略位置から所望の衛星までの距離とを測定し、前回の距離と今回の距離の差から距離の変化量の実測値を測定する。また、所望の衛星から取得したエフェメリスデータから予測した所望の衛星と受信機との間の距離の変化量の予測値を算出し、実測値と予測値の差の絶対値を算出する。その差の絶対値が所定の閾値以上であった場合、実測値を測定した衛星と予測値を測定した衛星が異なると判定し、所望の衛星から受信したエフェメリスデータを無効として測位計算に用いないようにする。
【００１４】
（４）チェック４
可視衛星の内、所望の衛星として衛星Ｃ、衛星Ｃ以外の衛星として衛星Ｄを考える。受信機の概略位置から衛星Ｃまでの距離と、受信機の概略位置から衛星Ｄまでの距離との差Ａを算出する。また、衛星Ｃの送信信号の送信時刻と衛星Ｄの送信信号の送信時刻との差Ｂを算出する。そして、差Ａと差Ｂとの差の絶対値を算出し、その差の絶対値が所定の閾値以上であった場合、衛星Ｃと衛星Ｄのどちらかの衛星は正しくないと判定し、衛星Ｃから受信したエフェメリスデータと衛星Ｄから受信したエフェメリスデータを無効として測位計算に用いないようにする。
【特許文献１】特開２００３‐２１６７２号公報
【非特許文献１】J.J.SPILKER,Jr.,“GPS Signal Structure andPerformance Characteristics”, GLOBAL POSITIONING SYSTEMPapers published in NAVIGATION VOLUME 1, THE INSTITUTE OF NAVIGATION, 1980, p46Table2-6
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ここで、次世代ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）においては、衛星から送信される信号には、従来からのＬ１信号と民間で利用可能なＬ２信号とがある。このＬ１信号とＬ２信号とは、同一の衛星から同時刻に出力される同一の情報を含むものであるが、周波数帯域が互いに異なる（Ｌ１信号は１５７５．４２ＭＨｚ、Ｌ２信号は１２２７．６０ＭＨｚ）信号である。
【００１６】
そして、前述のチェック１〜４の技術は、Ｌ１信号のみならずＬ２信号にも適用することができる。
【００１７】
しかしながら、前述のチェック１〜４の技術においては、以下のような不具合がある。
【００１８】
チェック１の技術では、基準局からの伝送に別途回線が必要であり、煩雑である不具合がある。
【００１９】
チェック２の技術では、所望の衛星以外の可視衛星として衛星Ｅを考えると、相互相関で衛星Ｅから受信したＰＮコードと受信機が発生させた所望の衛星のＰＮコードで相関値のピークが閾値を越えてしまった場合、送信信号のキャリア周波数から取得できるドップラ周波数は衛星Ｅのドップラ周波数Ｃであり、そのときドップラ周波数の予測に使用するエフェメリスデータも衛星Ｅのものであるので、予想したドップラ周波数は衛星Ｅのドップラ周波数Ｃである。従って、同一衛星のドップラ周波数であるので差が生まれず、エフェメリスデータを排除できないことがあるという不具合がある。
【００２０】
チェック３の技術では、所望の衛星を衛星Ｆ、衛星Ｆ以外の可視衛星を衛星Ｇとする。相互相関で衛星Ｇから受信したＰＮコードと受信機が発生させた衛星ＦのＰＮコードとの相関値のピークが閾値を越えてしまった場合、受信機は衛星Ｆとして追尾するが、実際は衛星Ｇを追尾していることになる。この場合、前述の通り衛星と受信機との間の距離が衛星Ｆと受信機との間の距離になり、送信時刻は相互相関で得られたピークから算出されることから意昧のないものとなるので、このとき算出される今回の測位結果は意味のないものとなる。しかし、次回の測位結果は今回の測位結果同様意味のないものであるが、今回の測位結果と次回の測位結果の差である今回の測位結果からの変化量Ａは衛星Ｇに起因している。従って、その変化量Ａは衛星Ｇのものとなる。また、衛星と受信機との間の距離の変化量の予測値に使用するエフェメリスデータも衛星Ｇから受信したエフェメリスデータであるので、衛星と受信機との間の距離の変化量の予測値は衛星Ｇのものとなる。従って、変化量Ａと予測値とは同一衛星の変化量であるので差が生まれず、エフェメリスデータを排除できないという不具合がある。
【００２１】
チェック４の技術では、前述の通り、衛星Ｃと衛星Ｄのどちらかの衛星が異なるとの判定は可能であるが、衛星Ｃと衛星Ｄのどちらの衛星が異なるかという特定はできない。従って、衛星Ｃから受信したエフェメリスデータと衛星Ｄから受信したエフェメリスデータを無効として測位計算に用いないようにする必要があるので、非効率であるという不具合がある。
【００２２】
このように、チェック１〜４に開示の技術では、正しい衛星の判定を正確、簡易に、かつ効率よく行うことができないという不具合がある。
【００２３】
また、次世代ＧＮＳＳシステムでは、図７に例を示すように、衛星１０１，１０２，１０３からはＬ１信号１１１、Ｌ２信号１１２の２周波の信号が同時に送信され、受信機のアンテナ１２１で受信できる。
【００２４】
そして、この場合に前述のチェック１〜４の判定を当該２周波の信号の判定に拡張した場合には、チェック数が増大し、処理負荷が重くなってしまうという不具合もある。
【００２５】
そこで、Ｌ１信号の判定を正確、簡易に、かつ効率よく行うようにして、この判定結果を使用してＬ２信号の判定も効率よく行うことにより、全体として衛星から受信する２周波の信号がどの衛星から発せられたかの判定を、正確、簡易に、かつ効率よく行うようにしたい。
【００２６】
そこで、本発明の目的は、衛星航法システムにおいて、それぞれ同一の情報を含む２周波の信号が同一衛星から同時に出力される場合に、当該２周波の信号がどの衛星から発せられたかの判定を、正確、簡易に、かつ効率よく行うようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
（１）本発明は、互いに帯域が異なり同一時刻に送信される第１信号及び第２信号を受信信号として各衛星から受信する受信装置と、前記第１信号のＰＮコードと所望の衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かにより当該第１信号が所望の衛星のものであるか否かを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段により前記第１信号が前記所望の衛星のものであると判定したときは、当該所望の衛星から受信したキャリア周波数と所望以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が第２閾値より大きいか否かにより当該所望の衛星と当該所望以外の衛星とから前記第１信号を受信して、相互相関しているのか否かを判定する第２判定手段と、前記第２判定手段により前記所望の衛星から受信したキャリア周波数と前記所望以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が前記第２閾値以下であるときは、当該所望の衛星からの受信信号の信号レベルと当該所望以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より小さいか否かにより当該所望の衛星と当該所望以外の衛星とから前記第１信号を受信しているのか否かを判定する第３判定手段と、前記第２及び第３判定手段により前記所望の衛星と前記所望以外の衛星とから前記第１信号を受信していると判定したときは、当該判定がされた衛星の前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の送信時刻との差が第４閾値より小さいか否かにより前記第１信号を受信していると判定された衛星から前記第２信号も受信しているのか否かを判定する第４判定手段と、を備えている衛星信号判定装置である。
【００２８】
（２）別の本発明は、互いに帯域が異なり同一時刻に送信されスペクトラム拡散方式により位相変調された第１信号及び第２信号を受信信号として各衛星から当該各衛星にそれぞれ対応している複数のチャンネルで受信する受信装置と、前記各チャンネルで受信した前記各衛星の各受信信号に含まれる当該衛星の軌道情報により測位計算を行う測位手段と、を備え、前記チャンネルごとに、前記第１信号のＰＮコードと当該チャンネルで所望する衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かにより当該第１信号が当該チャンネルで所望する衛星のものであるか否かを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段により前記第１信号が当該チャンネルで所望する衛星のものであると判定したときは、当該チャンネルで所望する衛星から受信したキャリア周波数と当該チャンネル所望する以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が第２閾値より大きいか否かにより当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信して、相互相関しているのか否かの判定を当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外衛星との全ての組み合わせについて行う第２判定手段と、前記第２判定手段により当該チャンネルで所望する衛星から受信したキャリア周波数と当該チャンネルで所望する以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が前記第２閾値以下であるときは、当該チャンネルで所望する衛星からの受信信号の信号レベルと当該チャンネルで所望する以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より小さいか否かにより当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信しているのか否かを判定する第３判定手段と、前記第３判定手段により当該チャンネルで所望する衛星からの受信信号の信号レベルと当該チャンネルで所望する以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より大きいときは、当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とのうち当該信号レベルの低い方の衛星からの前記受信信号を前記測位手段による測位計算の対象から除去する除去手段と、前記第２及び第３判定手段により当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信していると判定したときは、当該判定がされた衛星の前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の送信時刻との差が第４閾値より小さいか否かにより前記第１信号を受信していると判定された衛星から前記第２信号も受信しているのか否かを判定する第４判定手段と、を備えている、測位装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、第１判定手段により（受信装置の各チャンネルで）所望の衛星のＰＮコードを発生させて所望の衛星を特定する。そして、その衛星の第１信号が所望の衛星のものか否かを第２判定手段、第３判定手段により判定する。第２判定手段では、キャリア周波数に乗るドップラ周波数が衛星毎に異なることを利用して、所望の衛星と所望以外の衛星とでキャリア周波数が似通った値ならば、両衛星は同一の衛星で、どちらかの衛星を間違って受信している可能性が高いと判定する。この場合は、第３判定手段でどちらの衛星を間違って受信しているのかを信号レベルを比較することにより判定する。よって、第２判定手段、第３判定手段により正確に衛星の正誤を判断できる。また、基準局からの伝送のための別途の回線は不要なので簡易に衛星の正誤を判断できる。さらに、第３判定手段でどちらの衛星も誤りとはしないので効率よく衛星の正誤を判断できる。
【００３０】
次に、第１信号について衛星の正誤を正確、簡易に、かつ効率よく行なえたことを前提として、第１信号と第２信号とは同一衛星から同時に送信されるので、当該２周波の信号の送信時刻には誤差範囲の差しか生じないことを利用し、第４判定手段により第２信号について衛星の正誤を正確、簡易に、かつ効率よく行なうことができる。
【００３１】
よって、衛星から受信する２周波の信号がどの衛星から発せられたかの判定を、全体として正確、簡易に、かつ効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態にかかる測位装置１の電気的な接続のブロック図である。この測位装置１は、各種演算を行い、測位装置１の各部を集中的に制御するＣＰＵ２と、ＣＰＵ２が実行する各種プログラムや固定データを格納したＲＯＭ３と、ＣＰＵ２の作業エリアとなるＲＡＭ４とがバス５により接続されている。また、バス５にはスペクトラム拡散方式で変調された衛星の信号を受信する受信装置６が接続されている。
【００３４】
図２は、ＲＯＭ３に格納されたプログラムに基づいてＣＰＵ２が実行する処理を説明する機能ブロック図である。
【００３５】
まず、受信装置６に接続されたアンテナ７により全可視衛星からの送信信号を受信する。受信装置６は、この受信した送信信号（Ｌ１信号とＬ２信号）のキャリア周波数とコード位相とを取得し、送信衛星を特定して、航法データを取得する。そして、取得した航法データの中からエフェメリスデータを取得する。キャリア周波数とコード位相とからは受信信号の信号レベルと伝搬時間と送信時刻とを算出することができる。また、エフェメリスデータは、衛星の軌道情報や時刻情報を含む航法データ中の送信する衛星自身の詳細な軌道情報である。
【００３６】
受信装置６は、各衛星にそれぞれ対応した複数チャンネル（ここではチャンネル数をｎとする）を備えている。そして、受信装置６においては、各チャンネルでそれぞれ自チャンネルが対象としている衛星のものであるとして特定したＬ１信号とＬ２信号とが得られる。ここで、Ｌ１信号とＬ２信号は、前述のとおり、同一衛星から同時刻に送信された同一の情報を含む信号であるが、互いに周波数帯域が異なっている。
【００３７】
受信装置６の各チャンネルにおける送信衛星の特定は、前述のように、受信信号であるＬ１信号のＰＮコードと当該受信装置６が対象としている衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、そのピークがある一定の閾値を越えたか否かを判定することにより行う。ピークが閾値を越えた場合には、所望の衛星のＰＮコードを受信したと判定して追尾処理を行い、衛星から送られる航法データを受信する。
【００３８】
そして、本実施の形態の測位装置１では、各チャンネルで受信したＬ１信号、Ｌ２信号が所望の衛星から受信できているのか否かを判定する。
【００３９】
まず、Ｌ１信号判定部１１は、各チャンネルにおいてＬ１信号が所望の衛星から受信できているか否かを判定する。Ｌ１信号判定部１１は、後述するキャリア周波数比較部１２と、信号レベル比較部１３とを備えている。
【００４０】
また、Ｌ２信号判定部２１は、各チャンネルにおいてＬ２信号が所望の衛星から受信できているか否かを判定する。Ｌ２信号判定部２１は、後述する送信時刻比較部２２を備えている。
【００４１】
測位部３１は、Ｌ１信号判定部１１、Ｌ２信号判定部２１における判定により各チャンネルで正しく受信された各衛星の信号により測位計算を行う。
【００４２】
まず、Ｌ１信号判定部１１で行う処理（Ｌ１判定）について説明する。図３は、Ｌ１信号判定部１１で行う処理のフローチャートである。
【００４３】
まず、受信装置６から全可視衛星のＬ１信号のコード位相とキャリア周波数を取得する（ステップＳ１）。
【００４４】
前述のとおり、受信装置６の各チャンネルでは当該チャンネルが所望する衛星のＰＮコードを発生させて、所望の衛星を探している。ここで、複数のチャンネルの内、１つのチャンネルで所望する衛星を衛星Ｋ、当該チャンネル以外の何れかのチャンネルで所望する衛星を衛星Ｌとする。受信装置６で取得したキャリア周波数から、衛星Ｋのキャリア周波数と衛星Ｌのキャリア周波数を比較する。キャリア周波数に乗るドップラ周波数が衛星毎に異なるため、キャリア周波数は衛星毎に異なる値を示すことになる。すなわち、キャリア周波数比較部１２で、キャリア周波数比較部２２で衛星Ｋのキャリア周波数と衛星Ｌのキャリア周波数の差の絶対値を計算し（ステップＳ２）、その結果Ａを所定の閾値ａと比較する（ステップＳ３）。
【００４５】
ここで、閾値ａとしては、衛星Ｋのキャリア周波数と衛星Ｌのキャリア周波数とが似通っているか、あるいは異なっているかを切り分けることができるような適切な値に設定する。結果Ａが閾値ａより大きければ（ステップＳ３のＹ）、衛星Ｋと衛星Ｌとはそれぞれ衛星Ｋと衛星Ｌから受信できていると判定し（ステップＳ４）、Ｌ１信号を測位部３１での測位計算に使用する。
【００４６】
結果Ａが閾値ａ以下であれば（ステップＳ３のＮ）、衛星Ｋと衛星Ｌとは同一の衛星で、どちらかの衛星を間違って受信している可能性が高いと判定し、引き続き、信号レベル比較部１３で以下のような信号レベルの判定を行う。すなわち、信号レベル比較部１３において、衛星Ｋと衛星Ｌとでどちらの衛星を間違って受信しているかを、信号レベルを比較して判定する。
【００４７】
ＧＰＳ標準の論文集の１つである前記の非特許文献１によれば、理論的に相互相関の場合の信号レベルは、自己相間の場合の信号レベルに比べて２３．８ｄＢ程度低くなるとしている。この結果から、閾値をｂとして、自己相関か相互相関かを判定できる信号レベルの差の値を設定する。仮に衛星Ｋの信号レベルが高く、衛星Ｌの信号レベルが低かったとする。衛星Ｋの信号レベルと衛星Ｌの信号レベルの差の絶対値を計算し（ステップＳ５）、その結果Ｂを閾値ｂと比較する（ステップＳ６）。
【００４８】
そして、結果Ｂの値が閾値ｂより小さければ（ステップＳ６のＹ）、結果Ａで衛星Ｋと衛星Ｌのキャリア周波数が似通っていたために、衛星Ｋと衛星Ｌが同一の衛星でどちらかの衛星を間違って受信している可能性が高いと判定したが、偶然にも同じドップラ周波数の衛星同士であったとして、衛星Ｋと衛星Ｌはそれぞれ衛星Ｋと衛星Ｌから受信できていると判定し（ステップＳ４）、Ｌ１信号を測位部３１における測位計算に使用する。
【００４９】
また、結果Ｂが閾値ｂ以上であれば（ステップＳ６のＮ）、衛星Ｋは衛星Ｋから受信できていると判定し（ステップＳ７）、衛星Ｌは衛星Ｌ以外の衛星から受信していると判定して、衛星Ｌとして受信したエフェメリスデータを無効として、測位計算に用いないようにする（ステップＳ８）。
【００５０】
以上のステップＳ２〜Ｓ８の判定は、衛星Ｋと衛星Ｌの組み合わせを各チャンネル内で総当りに行うことで（ステップＳ９〜Ｓ１２）、Ｌ１信号については各チャンネルが所望する衛星から受信できていることを確認する。すなわち、所望の衛星がＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の４つ存在し、この４つの衛星に対応して受信装置６が４チャンネルで、現在、衛星Ｓ１〜Ｓ４の全てが可視衛星であった場合、衛星Ｓ１〜Ｓ４の中の２つずつの組み合わせは６組あるので、この６組について各チャンネルで前述の判定を行う。
【００５１】
次に、Ｌ２信号判定部２１で行う処理（Ｌ２判定）について説明する。図４は、Ｌ２信号判定部２１で行う処理のフローチャートである。
【００５２】
Ｌ１信号判定部１１で行う前述の処理により、Ｌ１信号が所望の衛星から受信できているので、このことを前提として、Ｌ２信号が所望の衛星から受信できているか否かをＬ２信号判定部２１で判定する。まず、Ｌ１信号判定部１１によるＬ１判定を通過することにより正しく受信できていると判定された衛星のＬ２信号のコード位相とキャリア周波数をＬ２信号判定部２１が受信装置６から取得する（ステップＳ２１）。
【００５３】
これらの衛星のうち、１つの衛星を衛星Ｍとする。送信時刻比較部２２は、この衛星ＭのＬ１信号のコード位相からＬ１信号の送信時刻を算出し、また衛星ＭのＬ２信号のコード位相からＬ２信号の送信時刻を算出する（ステップＳ２２）。
【００５４】
そして、衛星ＭのＬ１信号の送信時刻と衛星ＭのＬ２信号の送信時刻とを比較し、Ｌ２信号が衛星Ｍから受信できているか否かの判定を行う。衛星からはＬ１信号とＬ２信号とは同時に放送されるため、基本的には受信装置６で取得するＬ１信号の送信時刻とＬ２信号の送信時刻とは等しい時刻となる。しかしながら、Ｌ１信号とＬ２信号とはキャリア周波数が異なるため、電離層遅延、マルチパス等様々な誤差が異なる。従って、Ｌ１信号の送信時刻とＬ２信号の送信時刻とは誤差分だけ違いが生じる。しかし、これらの様々な誤差は合計しても高々０．１μｓ(３０ｍ)程度なので、違いが誤差だけによるものと判断するために、閾値ｃとして、このような誤差範囲にかからないように見積もった値（例えば１μｓ（３００ｍ））を設定する。そして、衛星ＭのＬ１信号の送信時刻と衛星ＭのＬ２信号の送信時刻との差の絶対値を計算し（ステップＳ２３）、その結果Ｃを閾値ｃとを比較する（ステップＳ２４）。
【００５５】
これにより、結果Ｃが閾値ｃより小さければ（ステップＳ２４のＹ）、衛星ＭのＬ２信号は衛星Ｍから受信できていると判定し（ステップＳ２５）、Ｌ２信号を測位部３１における測位計算に使用する。
【００５６】
また、結果Ｃが閾値ｃ以上であれば（ステップＳ２４のＮ）、衛星ＭのＬ２信号は衛星Ｍ以外の衛星から受信していると判定し、衛星ＭのＬ２信号を測位に使用しないようにする（ステップＳ２６）。
【００５７】
以上のステップＳ２２〜Ｓ２６の処理は、各チャンネルにおいて、Ｌ１判定を通過した全衛星について行い（ステップＳ２７）、Ｌ２信号が各々のチャンネルが所望する衛星から受信できていることを確認する。
【００５８】
以上説明した測位装置１によれば、受信装置６の各チャンネルで所望の衛星のＰＮコードを発生させて所望の衛星を特定する。そして、その衛星のＬ１信号が所望の衛星のものか否かをキャリア周波数比較部１２、信号レベル比較部１３により判定する。キャリア周波数比較部１２では、キャリア周波数に乗るドップラ周波数が衛星毎に異なることを利用して、所望の衛星と所望以外の衛星とでキャリア周波数が似通った値ならば、両衛星は同一の衛星で、どちらかの衛星を間違って受信している可能性が高いと判定する。この場合は、信号レベル比較部１３でどちらの衛星を間違って受信しているのかを信号レベルを比較することにより判定する。よって、キャリア周波数比較部１２、信号レベル比較部１３により正確に衛星の正誤を判断できる。また、基準局からの伝送のための別途の回線は不要なので簡易に衛星の正誤を判断できる。さらに、信号レベル比較部１３ではどちらの衛星も誤りとはしないので効率よく衛星の正誤を判断できる。
【００５９】
次に、Ｌ１信号について衛星の正誤を正確、簡易に、かつ効率よく行なえたことを前提として、Ｌ１信号とＬ２信号とは同一衛星から同時に送信されるので、当該２周波の信号の送信時刻には誤差範囲の差しか生じないことを利用し、送信時刻比較部２２によりＬ２信号について衛星の正誤を正確、簡易に、かつ効率よく行なうことができる。
【００６０】
よって、衛星から受信する２周波の信号がどの衛星から発せられたかの判定を、全体として正確、簡易に、かつ効率よく行うことができる。
【００６１】
なお、前述の例では、まず、Ｌ１信号について衛星の正誤を正確に判定し、これを前提としてＬ２信号について衛星の正誤を判定するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｌ２信号について衛星の正誤を正確に判定し、これを前提としてＬ１信号について衛星の正誤を判定するようにしてもよい。
【００６２】
また、本発明はＧＰＳ技術への適用に限定されるものではなく、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳなどに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態である測位装置の電気的な接続のブロック図である。
【図２】測位装置が実行する処理の機能ブロック図である。
【図３】Ｌ１信号判定部で実行する処理のフローチャートである。
【図４】Ｌ２信号判定部で実行する処理のフローチャートである。
【図５】本発明の課題について説明するグラフである。
【図６】本発明の課題について説明するグラフである。
【図７】Ｌ１信号、Ｌ２信号の送信について説明するグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 測位装置
６ 受信装置
１１ Ｌ１信号判定部
１２ キャリア周波数比較部
１３ 信号レベル比較部
２１ Ｌ２信号判定部
２２ 送信時刻比較部
３１ 測位部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに帯域が異なり同一時刻に送信されスペクトラム拡散方式により位相変調された第１信号及び第２信号を受信信号として各衛星から受信する受信装置と、
前記第１信号のＰＮコードと所望の衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かにより当該第１信号が所望の衛星のものであるか否かを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段により前記第１信号が前記所望の衛星のものであると判定したときは、当該所望の衛星から受信したキャリア周波数と所望以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が第２閾値より大きいか否かにより当該所望の衛星と当該所望以外の衛星とから前記第１信号を受信して、相互相関しているか否かを判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段により前記所望の衛星から受信したキャリア周波数と前記所望以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が前記第２閾値以下であるときは、当該所望の衛星からの受信信号の信号レベルと当該所望以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より小さいか否かにより当該所望の衛星と当該所望以外の衛星とから前記第１信号を受信しているのか否かを判定する第３判定手段と、
前記第２及び第３判定手段により前記所望の衛星と前記所望以外の衛星とから前記第１信号を受信していると判定したときは、当該判定がされた衛星の前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の送信時刻との差が第４閾値より小さいか否かにより前記第１信号を受信していると判定された衛星から前記第２信号も受信しているのか否かを判定する第４判定手段と、
を備えている衛星信号判定装置。
【請求項２】
互いに帯域が異なり同一時刻に送信されスペクトラム拡散方式により位相変調された第１信号及び第２信号を受信信号として各衛星から当該各衛星にそれぞれ対応している複数のチャンネルで受信する受信装置と、
前記各チャンネルで受信した前記各衛星の各受信信号に含まれる当該衛星の軌道情報により測位計算を行う測位手段と、
を備え、
前記チャンネルごとに、
前記第１信号のＰＮコードと当該チャンネルで所望する衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かにより当該第１信号が当該チャンネルで所望する衛星のものであるか否かを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段により前記第１信号が当該チャンネルで所望する衛星のものであると判定したときは、当該チャンネルで所望する衛星から受信したキャリア周波数と当該チャンネル所望する以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が第２閾値より大きいか否かにより当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信して、相互相関しているか否かの判定を当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外衛星との全ての組み合わせについて行う第２判定手段と、
前記第２判定手段により当該チャンネルで所望する衛星から受信したキャリア周波数と当該チャンネルで所望する以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が前記第２閾値以下であるときは、当該チャンネルで所望する衛星からの受信信号の信号レベルと当該チャンネルで所望する以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より小さいか否かにより当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信しているのか否かを判定する第３判定手段と、
前記第３判定手段により当該チャンネルで所望する衛星からの受信信号の信号レベルと当該チャンネルで所望する以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より大きいときは、当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とのうち当該信号レベルの低い方の衛星からの前記受信信号を前記測位手段による測位計算の対象から除去する除去手段と、
前記第２及び第３判定手段により当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信していると判定したときは、当該判定がされた衛星の前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の送信時刻との差が第４閾値より小さいか否かにより前記第１信号を受信していると判定された衛星から前記第２信号も受信しているのか否かを判定する第４判定手段と、
を備えている、
測位装置。
【請求項１】
互いに帯域が異なり同一時刻に送信されスペクトラム拡散方式により位相変調された第１信号及び第２信号を受信信号として各衛星から受信する受信装置と、
前記第１信号のＰＮコードと所望の衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かにより当該第１信号が所望の衛星のものであるか否かを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段により前記第１信号が前記所望の衛星のものであると判定したときは、当該所望の衛星から受信したキャリア周波数と所望以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が第２閾値より大きいか否かにより当該所望の衛星と当該所望以外の衛星とから前記第１信号を受信して、相互相関しているか否かを判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段により前記所望の衛星から受信したキャリア周波数と前記所望以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が前記第２閾値以下であるときは、当該所望の衛星からの受信信号の信号レベルと当該所望以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より小さいか否かにより当該所望の衛星と当該所望以外の衛星とから前記第１信号を受信しているのか否かを判定する第３判定手段と、
前記第２及び第３判定手段により前記所望の衛星と前記所望以外の衛星とから前記第１信号を受信していると判定したときは、当該判定がされた衛星の前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の送信時刻との差が第４閾値より小さいか否かにより前記第１信号を受信していると判定された衛星から前記第２信号も受信しているのか否かを判定する第４判定手段と、
を備えている衛星信号判定装置。
【請求項２】
互いに帯域が異なり同一時刻に送信されスペクトラム拡散方式により位相変調された第１信号及び第２信号を受信信号として各衛星から当該各衛星にそれぞれ対応している複数のチャンネルで受信する受信装置と、
前記各チャンネルで受信した前記各衛星の各受信信号に含まれる当該衛星の軌道情報により測位計算を行う測位手段と、
を備え、
前記チャンネルごとに、
前記第１信号のＰＮコードと当該チャンネルで所望する衛星のＰＮコードとの相関値を計算し、当該相関値のピークが第１閾値を越えたか否かにより当該第１信号が当該チャンネルで所望する衛星のものであるか否かを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段により前記第１信号が当該チャンネルで所望する衛星のものであると判定したときは、当該チャンネルで所望する衛星から受信したキャリア周波数と当該チャンネル所望する以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が第２閾値より大きいか否かにより当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信して、相互相関しているか否かの判定を当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外衛星との全ての組み合わせについて行う第２判定手段と、
前記第２判定手段により当該チャンネルで所望する衛星から受信したキャリア周波数と当該チャンネルで所望する以外の衛星から受信したキャリア周波数との差が前記第２閾値以下であるときは、当該チャンネルで所望する衛星からの受信信号の信号レベルと当該チャンネルで所望する以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より小さいか否かにより当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信しているのか否かを判定する第３判定手段と、
前記第３判定手段により当該チャンネルで所望する衛星からの受信信号の信号レベルと当該チャンネルで所望する以外の衛星からの受信信号の信号レベルとの差が第３閾値より大きいときは、当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とのうち当該信号レベルの低い方の衛星からの前記受信信号を前記測位手段による測位計算の対象から除去する除去手段と、
前記第２及び第３判定手段により当該チャンネルで所望する衛星と当該チャンネルで所望する以外の衛星とから前記第１信号を受信していると判定したときは、当該判定がされた衛星の前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の送信時刻との差が第４閾値より小さいか否かにより前記第１信号を受信していると判定された衛星から前記第２信号も受信しているのか否かを判定する第４判定手段と、
を備えている、
測位装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−７６３１９（Ｐ２００８−７６３１９Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５８２３３（Ｐ２００６−２５８２３３）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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