較正信号発生装置、ＧＰＳ受信機、ＧＰＳ情報補正システム
【課題】
複数の周波数の搬送波成分を有する較正信号を用いて内部回路に基づく各周波数の信号の伝搬遅延を考慮し、高精度に誤差要因を検出して高精度な測位を行うＧＰＳ受信機を提供する。
【解決手段】
較正信号発生装置から出力された、複数の搬送波成分を有する較正信号を受信して復調したＩ信号データとＱ信号データとが符号化回路２５１ａ，２５１ｂを介して信号処理部２５２に入力される。伝搬遅延演算部２５３は、較正信号における各周波数成分のコードタイミングから、周波数成分間の伝搬遅延バイアスを算出する。各演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４とＣＰＵ２５０は、この伝搬遅延バイアスと通信信号から得られる衛星位置情報、電離層遅延情報、対流圏遅延情報等とを用いて観測方程式を演算処理し、自身の測位を行う。
複数の周波数の搬送波成分を有する較正信号を用いて内部回路に基づく各周波数の信号の伝搬遅延を考慮し、高精度に誤差要因を検出して高精度な測位を行うＧＰＳ受信機を提供する。
【解決手段】
較正信号発生装置から出力された、複数の搬送波成分を有する較正信号を受信して復調したＩ信号データとＱ信号データとが符号化回路２５１ａ，２５１ｂを介して信号処理部２５２に入力される。伝搬遅延演算部２５３は、較正信号における各周波数成分のコードタイミングから、周波数成分間の伝搬遅延バイアスを算出する。各演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４とＣＰＵ２５０は、この伝搬遅延バイアスと通信信号から得られる衛星位置情報、電離層遅延情報、対流圏遅延情報等とを用いて観測方程式を演算処理し、自身の測位を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳに使用される搬送波と同じ周波数の較正信号を発生する較正信号発生装置と、較正信号を用いて、受信機内の伝搬遅延を補正して測位するＧＰＳ受信機に関するものである。
また、この発明は、前記ＧＰＳ受信機で得られる高精度な測位結果に基づき、ＧＰＳ衛星の発する情報を補正するＧＰＳ情報補正システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＰＳでの測位は、単独の受信機のみで測位を行う単独測位と、複数の受信機および基地局で相関して測位を行う相対測位とが存在する。単独測位では、例えば、Ｃ／ＡコードやＰ（Ｙ）コードから得られる擬似距離から真の幾何学距離、すなわち受信機と測位衛星との幾何学距離を算出する方法がある。この方法では、衛星ｉ、受信機ｋに対してＬ波を用いた場合、擬似距離Ｐkiと、電離層遅延Ｉki、対流圏遅延Ｔki、衛星時計誤差δi、受信機時計誤差δk、受信機内遅延ＡLkからなる誤差要因とを含む観測方程式（式（１））を用いて、幾何学距離ρを推定演算する。ここで、式（１）において、ｃは光速を示す。
【０００３】
【数１】
【０００４】
このような測位方法では、測位衛星からの情報等を基にした電離層遅延Ｉki、対流圏遅延Ｔki、衛星時計誤差δi、受信機時計誤差δk、受信機内遅延ＡLkの設定により幾何学距離ρの推定精度が影響される。
【０００５】
一方、相対測位にも幾つかの方法が存在し、その１つとして、特許文献１に示すようなキネマティック方式が存在する。この方法では、前記測位衛星からの情報とは別に基準局からの測位衛星情報の補正情報を取得して測位精度を向上させている。
【０００６】
ところで、前述の単独測位方法でも誤差要因を減らす方法は各種考案されており、非特許文献１には、Ｌ１波、Ｌ２波と同じ周波数の基準信号（較正信号）を用い、測位衛星からの送信信号と比較して、各種遅延情報を推定演算する方法が示されている。この方法では、Ｌ１波、Ｌ２波に相当する基準信号と、測位衛星からの送信信号とを受信して、Ｌ１波同士、およびＬ２波同士を結合することで、受信系全般の伝搬遅延を推定演算している。
【特許文献１】米国５５１９６２０号明細書
【非特許文献１】Andrew Cartmell ,「Considerations for Calibration of Frequency Dependent Delays」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１の方法では、受信機内のＬ１波、Ｌ２波の遅延ＡLkが、本来は異なるが同じであると設定している。このため、少なくともこの設定に応じた誤差が生じて、高精度な測位結果が要求される測位システムに適用することはできない。さらに、非特許文献１では、Ｌ１波、Ｌ２波が同時に生成されているが、今後の多周波数化、例えば、ＧＰＳならばＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波等の搬送波からなる多周波数化、に使用する較正信号を同時に生成することはできない。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、多種の周波数間で遅延差のない較正信号を同時に発生することができる較正信号発生装置と、これを用いて内部回路に基づく各周波数の信号の伝搬遅延を考慮し、より高精度に誤差要因を検出して高精度な測位が可能となるＧＰＳ受信機を提供することにある。また、この発明の目的は、高精度に測位された基地局の位置情報からＧＰＳの位置情報を補正し、補正された高精度なＧＰＳ位置情報を配信することができるＧＰＳ情報補正システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の較正信号発生装置は、
測位衛星毎に設定された各コードに無相関な特定コードで航法メッセージを変調したコード変調信号を出力するコード生成手段と、
少なくとも３種類の搬送波周波数の内、２種類の搬送波周波数同士を加算または減算して１／２倍することで生じる周波数からなる少なくとも３種類の周波数変換用信号を生成する複数の変換用信号生成手段と、
これら複数の変換用信号生成手段から出力される各周波数変換用信号を、コード変調信号に合成して各搬送波周波数の較正信号を同時に生成する信号合成手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
この構成では、次に示すように較正信号が生成される。
コード生成手段は、例えばＧＰＳの場合、測位衛星毎に設定されているＣ／ＡコードやＰ（Ｙ）コードの全てと無相関な特定パターンのコードで所定周波数のベース信号に基づいて生成された航法メッセージを変調して出力する。
複数の変換用信号生成手段は、それぞれ、例えば、ＧＰＳの場合、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波の各搬送波に基づいて、Ｌ１波の周波数とＬ２波の周波数との加算周波数の１／２倍周波数の第１周波数変調用信号、Ｌ１波の周波数とＬ５波の周波数との減算周波数の１／２倍周波数の第２周波数変調用信号、Ｌ２波の周波数とＬ５波の周波数との減算周波数の１／２倍周波数の第３周波数変調用信号を生成する。
信号合成手段は、コード変調信号に対して、第１周波数変調用信号、第２周波数変調用信号、第３周波数変調用信号を順次ミキシングする。これにより、３段ミキシングされて出力される較正信号には、Ｌ１波周波数成分と、Ｌ２波周波数成分と、Ｌ５波周波数成分とが形成される。
【００１１】
また、この発明の較正信号発生装置は、
測位衛星毎に設定された各コードに無相関で、且つ互いに無相関な特定コードで航法メッセージを変調したコード変調信号をそれぞれに出力する複数のコード生成手段と、
これら複数のコード生成手段毎に備えられ、少なくとも３種類の搬送波周波数の内、それぞれに異なる組み合わせの２種類の搬送波周波数同士を加算または減算して１／２倍することで生じる周波数からなる２種類の周波数変換用信号を生成する複数の変換用信号生成手段と、
それぞれに複数の変換用信号生成手段から出力される各周波数変換用信号を、対応するコード変調信号に合成する複数の信号合成手段と、
複数の信号合成手段から出力される各合成信号を加算して、各搬送波周波数の較正信号を同時に生成する信号加算手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
この構成では、次に示すように較正信号が生成される。なお、以下の説明では、２種類のコードで３種類の搬送波周波数に対応する較正信号を生成する場合について示す。
複数のコード生成手段は、それぞれが前述のコード生成手段と同じ構成を成し、特定パターンのコードで所定周波数のベース信号に基づいて生成された航法メッセージを変調して出力する。この際、各コード生成手段が生成するコード同士も無相関となるように設定される。
それぞれのコード生成手段には、３種類以上の搬送波周波数の内から２種類の搬送波に対応する２つの周波数の加算周波数の１／２倍周波数からなる周波数変換用信号、および、２つの周波数の減算周波数の１／２倍周波数からなる周波数変換用信号をそれぞれ生成する２つの変換用信号生成手段が対応して設置されている。例えば、ＧＰＳの場合、第１の特定コードで変調されたコード変調信号に対して、Ｌ１波の周波数とＬ２波の周波数との加算周波数の１／２倍周波数の第１周波数変調用信号、Ｌ１波の周波数とＬ２波の周波数との減算周波数の１／２倍周波数の第４周波数変調用信号が生成される。また、第２の特定コードで変調されたコード変調信号に対して、Ｌ１波の周波数とＬ５波の周波数との加算周波数の１／２倍周波数の第５周波数変調用信号、Ｌ１波の周波数とＬ５波の周波数との減算周波数の１／２倍周波数の第２周波数変調用信号が生成される。
【００１３】
各信号合成手段は、コード変調信号にそれぞれ２つの周波数変換用信号をミキシングして、２つの搬送波周波数成分を有する合成信号を生成する。例えば、前述のＧＰＳでは、一方の信号合成手段でＬ１波周波数成分とＬ２波周波数成分とを有する第１の特定コードで変調された合成信号が生成され、他方の信号合成手段でＬ１波周波数成分とＬ５波周波数成分とを有する第２の特定コードで変調された合成信号が生成される。
【００１４】
信号加算手段は、これら合成信号を加算することで、それぞれの周波数成分を合わせて有する較正信号を生成する。例えば、前述のＧＰＳの例では、Ｌ１波周波数とＬ２波周波数とに第１の特定コードが重畳し、Ｌ１波周波数とＬ５波周波数とに第２の特定コードが重畳する較正信号が生成される。
【００１５】
また、この発明の較正信号発生装置のコード生成手段は、互いに異なる複数のコードを重畳させた重畳コードを生成することを特徴としている。
【００１６】
この構成では、コード生成手段から出力されるコードが複数コードの重畳コードであるので、搬送波毎に利用される複数のコードが１つのコード発生手段から生成される。例えば、現在Ｌ１波に利用されているＣ／ＡコードとＬ２波に利用されているＰ（Ｙ）コードとが同時に１つのコード生成手段で生成される。
【００１７】
また、この発明のＧＰＳ受信機は、
前述の構成を成し、受信機の近傍に設置された較正信号発生装置から出力される較正信号と測位衛星からの通信信号とを受信する受信手段と、
較正信号と通信信号とを搬送波周波数毎に分離し、較正信号と通信信号とに復調処理を行う搬送波周波数毎の復調処理手段と、
較正信号の搬送波周波数間の伝搬遅延を算出する伝搬遅延算出手段を有し、較正信号の伝搬遅延から受信機内の伝搬遅延を算出し、該算出結果を用いて測位演算を行う測位演算手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１８】
この構成では、次に示すように測位が行われる。
受信手段は、較正信号発生装置から送信された較正信号と、各測位衛星から送信された通信信号とを受信する。復調手段は、較正信号と通信信号とを搬送波周波数毎に分離する。例えば、前述のＧＰＳの例では、Ｌ１波周波数成分、Ｌ２波周波数成分、Ｌ５波周波数成分に分類する。また、復調手段は、搬送波周波数単位で分離された較正信号と通信信号とを、それぞれ異なる信号処理経路で復調して、測位演算手段に出力する。
【００１９】
測位演算手段の伝搬遅延算出手段は、較正信号の周波数成分間の伝搬遅延バイアスを検出する。例えば、前述のＧＰＳの例では、較正信号のＬ１波成分のコードタイミングをｔＬ１、Ｌ２波成分のコードタイミングをｔＬ２、Ｌ５波成分のコードタイミングをｔＬ５とすると、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）、ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）を検出する。較正信号発生装置は、受信手段の近傍に設置されているので、この較正信号の周波数成分間の伝搬遅延ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）、ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）が受信機内の伝搬遅延バイアスに相当する。測位演算手段はこの伝搬遅延バイアスを用いて、前述の観測方程式の受信機内遅延の影響を除去して、測位演算を行う。
【００２０】
また、この発明のＧＰＳ受信機の測位演算手段は、受信機内の伝搬遅延を用いて測位衛星から受信機までの伝搬遅延を推定演算し、該推定演算結果を用いて測位演算を行うことを特徴としている。
【００２１】
この構成では、測位演算手段は、較正信号の周波数成分間の伝搬遅延バイアスとともに、通信信号の搬送波周波数成分間の伝搬遅延バイアスを検出する。例えば、前述のＧＰＳの例では、通信信号のＬ１波成分のコードタイミングをＴＬ１、Ｌ２波成分のコードタイミングをＴＬ２、Ｌ５波成分のコードタイミングをＴＬ５とすると、ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ２）、ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ５）、ＡＢＳ（ＴＬ２−ＴＬ５）を算出する。
【００２２】
そして、このように算出された通信信号の周波数成分間の伝搬遅延ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ２）、ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ５）、ＡＢＳ（ＴＬ２−ＴＬ５）を、較正信号の周波数成分間の伝搬遅延ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）、ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）で減算すれば、通信信号の周波数成分間の測位衛星から受信機までの伝搬遅延バイアス、すなわち、電離層遅延バイアスと対流圏遅延バイアスとの合算値が算出される。これを用いて、観測方程式を演算すれば、電離層遅延および対流圏遅延による影響も除去される。
【００２３】
また、この発明のＧＰＳ情報補正システムは、
前述のＧＰＳ受信機を備えるとともに、測位演算の結果からＧＰＳ情報を補正するＧＰＳ情報補正手段と、補正されたＧＰＳ情報を該当する測位衛星に送信する送信手段と、を含む基地局と、
この基地局からの補正されたＧＰＳ情報を受信する補正ＧＰＳ情報受信手段と、補正されたＧＰＳ情報に基づき通信信号に含むＧＰＳ情報を更新するＧＰＳ情報更新手段と、を含む測位衛星と、を備えたことを特徴としている。
【００２４】
この構成では、前述のように、各誤差要因の影響が除去されて高精度に測位が行われるので、基地局のＧＰＳ受信機で得られた測位情報から、ＧＰＳ測位衛星の位置を逆算してＧＰＳ測位衛星の位置情報の誤差を補正する。基地局は、この補正されたＧＰＳ測位衛星の位置情報を該当する測位衛星に送信する。ＧＰＳ測位衛星は、この補正されたＧＰＳ情報を受信して、自身の発するエフェメリス情報等を更新して、更新された情報を含む通信信号を送信する。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、３つ以上の搬送波成分を同時に含み、且つ各搬送波成分が同期した較正信号を容易に生成する較正信号発生装置を実現することができる。さらに、この発明によれば、前記３つ以上の搬送波成分を同時に含む較正信号を複数の同期されたコードで変調して出力する較正信号発生装置を実現することができる。
【００２６】
また、この発明によれば、この較正信号発生装置から出力される較正信号を用いて、搬送波周波数間の受信機内遅延バイアスを検出することで、高精度な測位演算を行うことができる。
【００２７】
また、この発明によれば、受信機内遅延バイアスを用いて測位衛星から受信機に到達するまでの遅延を検出することで、より一層高精度な測位を行うことができる。
【００２８】
また、この発明によれば、高精度に観測された基地局の測位情報を用いて、ＧＰＳ測位衛星の位置情報を含む衛星情報が補正、更新されるので、ＧＰＳ測位衛星から送信される通信信号に含まれる衛星位置情報がより高精度となる。これにより、この衛星位置情報を受信した各ＧＰＳ受信機での測位演算結果がより高精度となる。さらに、この位置情報補正のループが繰り返されることで、より一層、測位演算結果の精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の第１の実施形態に係る較正信号発生装置について、図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る較正信号発生装置の概略構成を示すブロック図である。
図２は各伝送ラインでの信号周波数を示す図である。なお、図２では、コードの基準周波数ｆ0は記載を省略する。
【００３０】
本実施形態の較正信号発生装置は、コード発生器１１、フィルタ１２、ミキサ１３ａ〜１３ｃ、ＡＴＴ（アッテネータ）１４、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１５、ＰＬＬ１６ａ〜１６ｃ、アンテナ１７を備える。
【００３１】
ＶＣＯ１５は、基準周波数ｆ0の基準信号を生成して、コード発生器１１およびＰＬＬ１６ａ，１６ｂ，１６ｃに出力する。この基準周波数は、例えば、ＧＰＳならば１０．２３ＭＨｚである。
【００３２】
コード発生器１１は、入力される基準周波数ｆ0に基づいてコードを生成して出力する。具体的には、このコード発生器１１で生成されるコードは、後述するＧＰＳ受信機が測位衛星から受信するコードの全てに対して無相関なコードに設定されており、予め、メモリ等の記憶部に記憶されている。コード発生器１１は、記憶部からコードを読み出し、基準周波数ｆ0の基準信号に基づいて生成された航法メッセージをコード変調して出力する。このコード発生器１１が本発明の「コード生成手段」に相当する。
なお、コード発生器１１が出力するコードは、図３に示すように、ビット周期およびコード周期が異なる２つのコードを重畳させてなる複合コードであってもよい。
図３は、コード発生器１１が生成するコードの一例を示す図である。図３（ａ）はＣＯＤＥ−Ａを示し、図３（ｂ）はＣＯＤＥ−Ｂを示し、図３（ｃ）はＣＯＤＥ−ＡとＣＯＤＥ−Ｂとを重畳させた複合コードを示す。
このようなコードを用いることで、１つのコード発生器で複数のコードを同時に生成することができる。これを、ＧＰＳに適用すれば、Ｃ／ＡコードとＰ（Ｙ）コードの２つのコードを１つのコード発生器で同時に生成することができる。
【００３３】
フィルタ１２はコード変調された基準信号の高調波成分を減衰させ、このフィルタ処理されたコード変調基準信号はミキサ１３ａに入力される。
【００３４】
ＰＬＬ１６ａは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ２波の周波数ｆL2との加算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1＋ｆL2）／２）からなる第１変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｂは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ５波の周波数ｆL5との減算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1−ｆL5）／２）からなる第２変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｃは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ２波の周波数ｆL2とＬ５波の周波数ｆL5との減算周波数の１／２倍周波数（（ｆL2−ｆL5）／２）からなる第３変調用信号を生成する。これらＰＬＬ１６ａ〜１６ｃが本発明の「変換用信号生成手段」に相当する。
ミキサ１３ａには、コード発生器１１からのコード変調基準信号と、ＰＬＬ１６ａからの第１変調用信号とが入力される。ミキサ１３ａはこれらの信号をミキシングして、第１ＩＦ較正信号を生成する。この第１ＩＦ較正信号の周波数は（（ｆL1＋ｆL2）／２）となる。
【００３５】
ミキサ１３ｂには、ミキサ１３ａからの第１ＩＦ較正信号と、ＰＬＬ１６ｂからの第２変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｂはこれらの信号をミキシングして、第２ＩＦ較正信号を生成する。この第２ＩＦ較正信号は２つの周波数が重畳した信号であり、その周波数は（（２ｆL1＋ｆL2−ｆL5）／２）、および（（ｆL2＋ｆL5）／２）となる。
【００３６】
ミキサ１３ｃには、ミキサ１３ｂからの第２ＩＦ較正信号と、ＰＬＬ１６ｃからの第３変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｃはこれらの信号をミキシングして、送信する較正信号を生成する。この較正信号は４つの周波数が重畳した信号であり、その周波数は（ｆL1＋ｆL2−ｆL5）、およびｆL1，ｆL2，ｆL5となる。ここで、周波数（ｆL1＋ｆL2−ｆL5）の成分は不必要なのでフィルタ等により除去する。これらミキサ１３ａ〜１３ｃが本発明の「信号合成手段」に相当する。
【００３７】
このような信号処理を行うことで、Ｌ１波に相当する周波数ｆL1成分と、Ｌ２波に相当する周波数ｆL2成分と、Ｌ５波に相当する周波数ｆL5成分と、が重畳された較正信号を生成することができる。そして、これは、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波にそれぞれ対応する較正信号を同時に、すなわち同期させて出力することと同じである。
【００３８】
ＡＴＴ１４は入力された較正信号を所定の振幅に調整してアンテナ１７に出力する。そして、アンテナ１７から、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波の成分を同時に含む較正信号が放射される。
【００３９】
なお、本実施形態では、コード基準信号に対して３段の変調を行う例を示したが、より多くの段を設定して変調を行っても良い。これにより、さらに多くの搬送波周波数成分を同時に生成することができる。また、コード基準信号に対して２段の変調であってもよい。
【００４０】
次に、第２の実施形態の係る較正信号発生装置について図を参照して説明する。
図４は本実施形態の較正信号発生装置の概略構成を示すブロック図である。
図５は各伝送ラインでの信号周波数を示す図である。なお、図５では、初期のコードの基準周波数ｆ0は記載を省略する。
【００４１】
本実施形態の較正信号発生装置は、コード発生器１１ａ，１１ｂ、２つのフィルタ１２、ミキサ１３ｄ〜１３ｇ、ＡＴＴ（アッテネータ）１４、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１５、ＰＬＬ１６ｄ〜１６ｇ、アンテナ１７、加算器１８を備える。
【００４２】
ＶＣＯ１５は、基準周波数ｆ0の基準信号を生成して、コード発生器１１ａ，１１ｂおよびＰＬＬ１６ｄ〜１６ｇに出力する。この基準周波数は、例えば、ＧＰＳならば１０．２３ＭＨｚである。
【００４３】
コード発生器１１ａ，１１ｂは、入力される基準周波数ｆ0に基づいて、それぞれに異なるコードを生成して出力する。具体的には、このコード発生器１１ａ，１１ｂで生成されるコードは、後述するＧＰＳ受信機が測位衛星から受信するコードの全てに対して無相関で、且つコード発生器１１ａ，１１ｂで生成されるコード同士も無相関なコードに設定されており、予め、メモリ等の記憶部に記憶されている。コード発生器１１ａ，１１ｂは、記憶部からそれぞれにコードを読み出し、基準周波数ｆ0の基準信号に基づいて生成された航法メッセージをコード変調して出力する。これらコード発生器１１ａ，１１ｂは入力される基準信号に基づき同期されている。ここで、例えば、図５に示すように、コード発生器１１ａでＣＯＤＥ−Ａを生成し、コード発生器１１ｂでＣＯＤＥ−Ｂを生成する。これらコード発生器１１ａ，１１ｂが本発明の「コード生成手段」に相当する。
【００４４】
このように２つのコードを用いることで、ＧＰＳに適用すれば、Ｃ／ＡコードとＰ（Ｙ）コードの２つのコードをそれぞれ個別のコード発生器で同時に生成することができる。なお、コード発生器１１ａ，１１ｂが出力するコードも、前述ように、ビット周期およびコード周期が異なる２つのコードを重畳させてなる複合コードであってもよい。
２つのフィルタ１２はＣＯＤＥ−Ａ、ＣＯＤＥ−Ｂでそれぞれコード変調された基準信号の高調波成分を減衰させ、このフィルタ処理されたコード変調基準信号は、ミキサ１３ｄとミキサ１３ｆとにそれぞれ入力される。
【００４５】
ＰＬＬ１６ｄは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ２波の周波数ｆL2との減算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1−ｆL2）／２）からなる第４変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｅは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ２波の周波数ｆL2との加算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1＋ｆL2）／２）からなる第１変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｆは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ５波の周波数ｆL5との減算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1−ｆL5）／２）からなる第２変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｇは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ５波の周波数ｆL5との加算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1＋ｆL5）／２）からなる第５変調用信号を生成する。ここで、ＰＬＬ１６ｄ〜１６ｇが本発明の「変換用信号生成手段」に相当する。
ミキサ１３ｄには、コード発生器１１ａからのコード変調基準信号と、ＰＬＬ１６ｄからの第４変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｄはこれらの信号をミキシングして、第３ＩＦ較正信号を生成する。この第３ＩＦ較正信号の周波数は（（ｆL1−ｆL2）／２）となる。
【００４６】
ミキサ１３ｅには、ミキサ１３ｄからの第３ＩＦ較正信号と、ＰＬＬ１６ｅからの第１変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｄはこれらの信号をミキシングして、第４ＩＦ較正信号を生成する。この第４ＩＦ較正信号は２つの周波数が重畳した信号であり、その周波数はｆL1およびｆL2となる。
【００４７】
ミキサ１３ｆには、コード発生器１１ｂからのコード変調基準信号と、ＰＬＬ１６ｆからの第２変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｆはこれらの信号をミキシングして、第５ＩＦ較正信号を生成する。この第５ＩＦ較正信号の周波数は（（ｆL1−ｆL5）／２）となる。
【００４８】
ミキサ１３ｇには、ミキサ１３ｆからの第５ＩＦ較正信号と、ＰＬＬ１６ｇからの第５変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｆはこれらの信号をミキシングして、第６ＩＦ較正信号を生成する。この第６ＩＦ較正信号は２つの周波数が重畳した信号であり、その周波数はｆL1およびｆL5となる。ここで、ミキサ１６ｄ〜１６ｇが本発明の「信号合成手段」に相当する。
【００４９】
加算器１８は、ｆL1およびｆL2周波数成分を含みＣＯＤＥ−Ａで変調された第４ＩＦ較正信号と、ｆL1およびｆL5周波数成分を含みＣＯＤＥ−Ｂで変調された第６ＩＦ較正信号と、を入力して、これら全ての周波数成分が重畳された較正信号出力する。この加算器１８が本発明の「信号加算手段」に相当する。
【００５０】
このような信号処理を行うことで、ＣＯＤＥ−Ａで変調されたＬ１波に相当する周波数ｆL1成分と、ＣＯＤＥ−Ｂで変調されたＬ１波に相当する周波数ｆL1成分と、ＣＯＤＥ−Ａで変調されたＬ２波に相当する周波数ｆL2成分と、ＣＯＤＥ−Ｂで変調されたＬ５波に相当する周波数ｆL5成分と、が重畳された較正信号を生成することができる。そして、これは、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波にそれぞれ対応する較正信号を同時に、すなわち同期させて出力することと同じである。
【００５１】
ＡＴＴ１４は入力された較正信号を所定の振幅に調整してアンテナ１７に出力する。そして、アンテナ１７から、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波の成分を同時に含む較正信号が放射される。
【００５２】
このような構成であっても、複数の搬送波周波数に対応する周波数成分を有する較正信号を容易に生成することができる。なお、本実施形態では、コード基準信号の生成から２段のミキシングによる信号変調までの部分が２段平行に設置された例を示したが、段数をより多くして、３段以上を平行に設置し、これらの出力信号を加算する処理を行っても良い。これにより、より多くの搬送波周波数およびコードを同時に生成することができる。
【００５３】
次に、第３の実施形態に係るＧＰＳ受信機について図を参照して説明する。
図６は本実施形態のＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図である。
図７は、図６に示す測位演算部２５の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態のＧＰＳ受信機は、アンテナ２１、ＬＮＡ２２、ＩＦ信号処理部２４ａ〜２４ｃ、測位演算部２５を備える。
【００５４】
アンテナ２１は、それぞれに異なる周波数からなる複数の搬送波のＲＦ信号（通信信号および較正信号）を受信し、受信したＲＦ信号をＬＮＡ２２に出力する。例えば、１５７５．４２ＭＨｚのＬ１波、１２２７．６０ＭＨｚのＬ２波、１１７６．４５ＭＨｚのＬ５波を同時に受信することができる。なお、以下の説明では、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波を含むＲＦ信号を受信した場合について説明する。Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波が混在したＲＦ信号が受信されると、ＬＮＡ２２はＲＦ信号を増幅してＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃに出力する。
【００５５】
ＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃは、ＲＦ信号からそれぞれ、Ｌ１波の成分、Ｌ２波の成分、Ｌ５波の成分を抽出して、ＩＦ信号に変換する。この際、生成されるＩＦ信号は、実数成分に相当するＩ信号と虚数成分に相当するＱ信号とに分離される。そして、これらＩ信号およびＱ信号は、Ａ／Ｄ変換されて出力される。
【００５６】
具体的には、ＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃは、ＩＦ処理部２４ａでＬ１波のＲＦ信号をＩＦ処理し、ＩＦ処理部２４ｂでＬ２波のＲＦ信号をＩＦ処理し、ＩＦ処理部２４ｃでＬ５波のＲＦ信号をＩＦ処理する。これらＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃは、それぞれ３つのＢＰＦの帯域特性および各ＶＣＯの発振周波数の設定が異なるのみで、基本的な構成は略同じである。ここで、これらＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃが本発明の「復調処理手段」に相当する。
【００５７】
ＩＦ処理部２４ａは、ＢＰＦ２４０ａ、ミキサ２４１ａ、ＢＰＦ２４２ａ、ＩＱミキサ２４３ａ、ＶＣＯ２４４ａ、分周器２４５ａ、可変増幅ＬＰＦ２４６ａ，２４７ａ、Ａ／Ｄコンバータ２４８ａを備える。
【００５８】
ＢＰＦ２４０ａは、Ｌ１波周波数ｆL1が通過帯域内に存在するように、周波数通過帯域が設定されており、ミキサ２４１ａの後段に備えられたＢＰＦ２４２ａとで、受信したＲＦ信号のうち、Ｌ２波、Ｌ５波を減衰させ、Ｌ１波の信号のみを通過させる。
【００５９】
ＶＣＯ２４４ａは、基準周波数１０．２３ＭＨｚに基づき、Ｌ１波周波数に対して所定の周波数からなる変換用信号を生成して、ミキサ２４１ａと分周器２４５ａとに出力する。分周器２４５ａは、入力された変換用信号を分周して、より低周波数の変換用信号を生成し、ＩＱミキサ２４３ａに出力する。
【００６０】
ミキサ２４１ａは、ＢＰＦ２４０ａを通過したＲＦ信号と、ＶＣＯ２４４ａで生成された所定周波数の変換用信号とをミキシングすることでダウンサンプリングして、ＩＦ信号を生成する。ミキサ２４１ａで生成されたＩＦ信号は、ＢＰＦ２４２ａに入力され、ＢＰＦ２４２ａは、ＩＦ信号におけるＬ１波周波数に対応する周波数帯域のみを通過して、他の周波数帯域を減衰させる。このように、ＢＰＦ２４０ａ、ＢＰＦ２４２ａの２段でＲＦ信号のＬ１波周波数を抽出してＩＦ信号に変換する。
【００６１】
ＩＦ信号のＬ１波成分はＩＱミキサ２４３ａに入力され、ＩＱミキサ２４３ａは、分周器２４５ａから入力される低周波数の変換用信号に基づき、ＩＦ信号のＬ１波成分を実数成分のＩ信号と、虚数成分のＱ信号とに分離して出力する。
【００６２】
可変増幅ＬＰＦ２４６ａは、入力されたＬ１波成分のＩ信号の高調波を減衰させるとともに、所定振幅になるようにゲイン調整して、Ａ／Ｄコンバータ２４８ａに出力する。同様に、可変増幅ＬＰＦ２４７ａは、入力されたＬ１波成分のＱ信号の高調波を減衰させるとともに、所定振幅になるようにゲイン調整して、Ａ／Ｄコンバータ２４８ａに出力する。
【００６３】
Ａ／Ｄコンバータ２４８ａは、入力されたＩ信号とＱ信号とを、Ｌ１波の周波数に応じて設定したサンプリング周波数でディジタルサンプリングして、Ｌ１波成分のＩ信号に対応するＬ１波成分Ｉ信号データと、Ｌ１波成分のＱ信号に対応するＬ１波成分Ｑ信号データとを出力する。
【００６４】
ＩＦ処理部２４ｂは、ＩＦ処理部２４ａと略同じ構成からなり、ＢＰＦ２４０ｂとＢＰＦ２４２ｂとの設定通過帯域周波数と、ＶＣＯ２４４ｂで生成する変換用信号の周波数をＬ２波の周波数に対応させて、Ｌ２波成分Ｉ信号データとＬ２波成分Ｑ信号データとを出力する。
【００６５】
ＩＦ処理部２４ｃは、ＩＦ処理部２４ａ，２４ｂと略同じ構成からなり、ＢＰＦ２４０ｃとＢＰＦ２４２ｃとの設定通過帯域周波数と、ＶＣＯ２４４ｃで生成する変換用信号の周波数をＬ５波の周波数に対応させて、Ｌ５波成分Ｉ信号データとＬ５波成分Ｑ信号データとを出力する。
【００６６】
このように、較正信号発生装置から入力された較正信号と測位衛星から入力された通信信号に基づく、Ｌ１波成分、Ｌ２波成分、Ｌ５波成分のＩ信号データ、Ｑ信号データは、測位演算部２５に出力される。
【００６７】
測位演算部２５は、符号化回路２５１ａ，２５１ｂと、ＣＰＵ２５０および伝搬遅延演算部２５３を備えた信号処理部２５２と、タイミング発生回路２５４と、を備える。測位演算部２５は、入力される較正信号のＩ信号データおよびＱ信号データから、伝搬遅延バイアスＩＦＢを算出し、この算出した伝搬遅延バイアスＩＦＢを観測方程式に適用して各測位衛星と本ＧＰＳ受信機との幾何学距離の算出および、本ＧＰＳ受信機の測位を行う。
【００６８】
符号化回路２５１ａ，２５１ｂは、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波成分のＩ信号データおよびＱ信号データを符号化して信号処理部２５２に出力する。
【００６９】
タイミング発生回路２５４は、外部から入力される１秒パルス信号に基づき、信号処理部２５２の各演算チャンネルに対する相関処理開始タイミング信号を出力する。
【００７０】
信号処理部２５２は、測位衛星毎に演算チャンネルが構成されている。図７では、２４個の衛星に対応する２４の演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４と較正信号用の演算チャンネルＣＨ２５とから構成されている。演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２５は、測位衛星毎に設定されたコードおよび較正信号用に設定されたコードを予め記憶しており、タイミング発生回路２５４から出力される相関処理開始タイミング信号に準じて、入力された符号化Ｉ信号データ、および符号化Ｑ信号データと記憶したコードとの相関処理を行う。そして、ＣＰＵ２５０と各演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２５とは、相関がとれた符号化Ｉ信号データ、符号化Ｑ信号データの解析を行い、測位衛星からの通信信号に対応するデータであれば、エフェメリス情報等の衛星位置情報や、衛星時計情報、電離層遅延情報等を検出するとともに、コードから導かれる疑似距離を算出する。また、較正信号に対応するデータであれば、較正信号用のコードタイミングを検出する。これらの相関処理および解析、検出は、各コードすなわち各測位衛星からの通信信号および較正信号に対してＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波のそれぞれで行われる。
【００７１】
ＣＰＵ２５０と伝搬遅延演算部２５３とは、演算チャンネルＣＨ２５で取得されたＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波におけるコードタイミングを用いて、Ｌ１波とＬ２波との伝搬遅延バイアスＩＦＢL1L2、Ｌ１波とＬ５波との伝搬遅延バイアスＩＦＢL1L5、Ｌ２波とＬ５波との伝搬遅延バイアスＩＦＢL2L5、を算出する。これは、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波が受信機内を伝搬する際に生じる遅延であり、Ｌ１波で伝搬されるコードのコードタイミングｔＬ１と、Ｌ２波で伝搬されるコードのコードタイミングｔＬ２と、Ｌ５波で伝搬されるコードのコードタイミングｔＬ５とを検出して、これらコードタイミングのズレ、すなわち周波数間でのコード位相のズレＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）、ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）を算出することにより得られる。そして、このように算出された伝搬遅延バイアスは記憶され、各通信信号に対応する演算チャンネルが各測位衛星までの幾何学距離および測位を推定演算する際に読み出されて、利用される。
【００７２】
ＣＰＵ２５０と演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４とは、検出した各情報と、疑似距離と、伝搬遅延演算部２５３に記憶されている伝搬遅延バイアスＩＦＢとを、観測方程式に代入し、受信機と各測位衛星までの幾何学距離の算出および受信機の測位を行う。この際、演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４の全体で、少なくとも２つの周波数について演算を行う。すなわち、Ｌ１波とＬ２波、Ｌ１波とＬ５波、Ｌ２波とＬ５波のいずれかの組み合わせを少なくとも用いて幾何学距離の算出および測位を行う。
【００７３】
例えば、Ｌ１波とＬ２波とを用いる場合について具体的に説明する。
【００７４】
一般に、ある時点での、受信機ｋ、測位衛星ｉでＬ波における疑似距離ＰLkiの観測方程式は、ρが測位衛星ｉと受信機ｋとの幾何学距離であり、Ｉが電離層遅延、Ｔが対流圏遅延、δkが受信機時計誤差、δiが測位衛星時計誤差、ＡLkが受信機内遅延を用いて、前述の式（１）で表される。
【００７５】
式（１）から、受信機ｋ、測位衛星ｉでＬ１波における疑似距離ＰL1kiの観測方程式は、
【００７６】
【数２】
【００７７】
となり、受信機ｋ、測位衛星ｉでＬ２波における疑似距離ＰL2kiの観測方程式は、
【００７８】
【数３】
【００７９】
となる。なお、ＡL1k，ＡL2kはそれぞれＬ１波、Ｌ２波の受信機内遅延であり、ｆL1，ｆL2はそれぞれＬ１波、Ｌ２波の周波数である。
ここで、測位衛星＃１，＃３からＬ１波を受信して解析することができ、測位衛星＃２，＃４からＬ２波を受信して解析することができたとすると、式（２）、式（３）より、次の連立方程式が成り立つ。
【００８０】
【数４】
【００８１】
ここで、衛星情報から得られる衛星位置を（ｘi，ｙi，ｚi）とし、受信機の位置を（ｘk，ｙk，ｚk）とすると、式（４）より、
【００８２】
【数５】
【００８３】
前述のようにＩＦＢが算出されていると、ＩＦＢ＝ＡL2k−ＡL1kであるので、式（５）より、
【００８４】
【数６】
【００８５】
となる。この観測方程式を演算することにより、受信機内遅延による誤差が軽減されるので、高精度に受信機ｋの測位を行うことができる。
【００８６】
なお、伝搬遅延演算部２５３は、伝搬遅延ＩＦＢを用いることで、各測位衛星から受信機までの伝搬遅延、すなわち電離層遅延と対流圏遅延との合算遅延のバイアス値を算出することもできる。
【００８７】
具体的には、伝搬遅延演算部２５３は、各演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４が検出するＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波毎のコードタイミングを取得して、これらの差分値（バイアス値）を演算する。例えば、Ｌ１波のコードタイミングＴＬ１とＬ２波のコードタイミングＴＬ２とを差分する。これにより、測位衛星から受信機の信号処理部に到達するまでの伝搬遅延のバイアスに相当する、通信信号伝搬遅延バイアスＩＦＢｔL1L2＝ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ２）を生成し、Ｌ１波のコードタイミングＴＬ１とＬ５波のコードタイミングＴＬ５とを差分して通信信号伝搬遅延バイアスＩＦＢｔL1L5＝ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ５）を生成し、Ｌ２波のコードタイミングＴＬ２とＬ５波のコードタイミングＴＬ５とを差分して通信信号伝搬遅延バイアスＩＦＢｔL2L5＝ＡＢＳ（ＴＬ２−ＴＬ５）を生成する。次に、伝搬遅延演算部２５３は、これら通信信号伝搬遅延バイアスから、前述の受信機内伝搬遅延バイアスを差分する。
【００８８】
すなわち、Ｌ１波、Ｌ２波の組み合わせに対して、
ＩＦＢｔL1L2−ＩＦＢL1L2＝ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ２）−ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）
を算出し、Ｌ１波、Ｌ５波の組み合わせに対して、
ＩＦＢｔL1L5−ＩＦＢL1L5＝ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ５）−ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）
を算出し、Ｌ２波、Ｌ５波の組み合わせに対して、
ＩＦＢｔL2L5−ＩＦＢL2L5＝ＡＢＳ（ＴＬ２−ＴＬ５）−ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）
を算出する。この演算データは測位衛星から受信機に到達するまでの伝搬遅延バイアスに相当し、これは電離層遅延バイアスと対流圏遅延バイアスの合算値に相当する。このような演算を行うことにより、現状の電離層遅延および対流圏遅延を算出することができるので、測位衛星からの電離層遅延情報および対流圏遅延情報を用いずとも、観測方程式で幾何学距離および測位を演算することができる。さらに、このように算出される電離層遅延と対流圏遅延のバイアス値は、現在受信している通信信号の遅延量から算出するので、現状の通信環境すなわち電離層状態や対流圏状態を正確に反映することができ、高精度な電離層遅延および対流圏遅延を観測方程式に適用することができる。これにより、さらに高精度な測位を行うことができる。
【００８９】
次に、第４の実施形態に係るＧＰＳ情報補正システムについて図を参照して説明する。
【００９０】
図８は、本実施形態のＧＰＳ情報補正システムの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態のＧＰＳ情報補正システムは、基地局５、較正信号発生装置１、移動局８、測位衛星１０１〜１０４を備える。なお、測位衛星数はこれに限らず、これよりも多い数であってもよい。
【００９１】
基地局５は、前述の構成からなるＧＰＳ受信機２と、ＧＰＳ情報補正回路３と、ＧＰＳ情報送信機４とを備える。
【００９２】
各測位衛星１０１〜１０４は同じ構成からなり、測位衛星１０１はＧＰＳ情報生成部１１１とＧＰＳ情報送受信部１１２とを備える。
【００９３】
較正信号発生装置１は、前述の構成からなり、基地局５の近傍または基地局５のＧＰＳ受信機２の近傍に設置されている。そして、較正信号発生装置１はＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波に応じた周波数で、特定コードにより変調された較正信号２００を外部に送信している。
【００９４】
測位衛星１０１は、ＧＰＳ情報生成部１１１でエフェメリス情報等の衛星位置情報や電離層遅延情報、対流圏遅延情報、受信時計誤差情報等からなる衛星情報を生成して、ＧＰＳ情報送受信部１１２で信号化し、通信信号２０１として外部に送信している。測位衛星１０２〜１０４についても同様に衛星情報を外部に送信している。
【００９５】
移動局８のＧＰＳ受信機７および基地局５のＧＰＳ受信機２は、この通信信号２０１を受信して、各情報を解析する。そして、これらのＧＰＳ受信機２，７はその時点での測位を行う。
【００９６】
この際、基地局５のＧＰＳ受信機２は、較正信号２００および通信信号２０１を受信して、自身の測位を行う。ＧＰＳ受信機２は、前述のような処理演算を行うことで、受信機内の遅延等を補正して高精度に測位を行う。そして、ＧＰＳ受信機２はこの測位結果及び補正情報をＧＰＳ情報補正回路３に出力する。
【００９７】
ＧＰＳ情報補正回路３は、ＧＰＳ受信機２から得られた基地局の測位結果および遅延に関する補正情報と、測位衛星からの衛星情報とに基づき、該当する測位衛星１０１の位置を逆算し、入力した衛星位置情報との誤差を検出する。そして、衛星位置情報に対する補正データを生成してＧＰＳ情報送信機４に出力する。
【００９８】
ＧＰＳ情報送信機４は、入力された補正データを信号化して、測位衛星１０１〜１０４に対して補正通信信号２０２を送信する。この際、測位衛星毎にコードが設定されており、測位衛星１０１はこのコードを解析することで、自身への補正情報かどうかを判断する。
【００９９】
測位衛星１０１は、ＧＰＳ情報送受信部１１２で補正通信信号２０２を受信すると、ＧＰＳ情報生成部１１１で解析を行って自身に対する補正情報を検出して、この補正情報で予め記憶されている各情報を更新する。そして、測位衛星１０１は、新たな情報に基づきＧＰＳ情報生成部１１１で衛星情報を生成して、ＧＰＳ情報送受信部１１２で信号化し、通信信号２０３として外部に送信する。基地局５のＧＰＳ受信機２および移動局８のＧＰＳ受信機７は、この新たに補正された通信信号２０３を受信して、情報を解析する。そして、これらのＧＰＳ受信機２，７はその時点での測位を行う。この際にも、基地局５のＧＰＳ受信機２は、較正信号２００を用いて受信機内遅延や電離層遅延、対流圏遅延の補正を行って測位を行うので、前回よりも高精度に測位を行うことができる。この際、発生する補正情報から、前述のようにＧＰＳ情報補正回路３でＧＰＳ衛星の補正情報が生成されて、ＧＰＳ情報送信機４を介して測位衛星１０１〜１０４にフィードバックされる。
【０１００】
このように、本実施形態のＧＰＳ情報補正システムを用いることで、高精度な衛星位置情報、遅延情報を常時取得することができる。これにより、基地局、移動局に限ることなく、どのＧＰＳ受信機においても従来のよりも高精度な測位を行うことができる。
【０１０１】
なお、前述の各実施形態は、ＧＰＳを例に説明したが、ＧＮＳＳシステムとして利用する他の方式（ＧＲＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ等）でも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１の実施形態に係る較正信号発生装置の概略構成を示すブロック図
【図２】図１に示す各伝送ラインでの信号周波数を示す図
【図３】図１に示すコード発生器１１が生成するコードの一例を示す図
【図４】第２の実施形態の較正信号発生装置の概略構成を示すブロック図
【図５】図４に示す各伝送ラインでの信号周波数を示す図
【図６】第３の実施形態のＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図
【図７】図６に示す測位演算部２５の概略構成を示すブロック図
【図８】第４の実施形態のＧＰＳ情報補正システムの概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１０３】
１−較正信号発生装置、２，７−ＧＰＳ受信機、３−ＧＰＳ情報補正回路、４−ＧＰＳ情報送信機、５−基地局、８−移動局、１０１〜１０４−測位衛星、１１１−ＧＰＳ情報生成部、１１２−ＧＰＳ情報送受信部、１１，１１ａ，１１ｂ−コード発生器、１２−フィルタ、１３ａ〜１３ｇ，２４１ａ〜２４１ｃ−ミキサ、１４−ＡＴＴ、１５，２４４ａ〜２４４ｃ−ＶＣＯ、１６ａ〜１６ｇ−ＰＬＬ、１７，２１−アンテナ、１８−加算器、２２−ＬＮＡ、２４ａ〜２４ｃ−ＩＦ処理部、２４０ａ〜２４０ｃ，２４２ａ〜２４２ｃ−ＢＰＦ、２４３ａ〜２４３ｃ−ＩＱミキサ、２４５ａ〜２４５ｃ−分周器、２４６ａ〜２４６ｃ，２４７ａ〜２４７ｃ−可変振幅ＬＰＦ、２４８ａ〜２４８ｃ−Ａ／Ｄコンバータ
２５−測位演算部、２５０−ＣＰＵ、２５１ａ，２５１ｂ−符号化回路、２５２−信号処理部、２５３−伝搬遅延演算部、２５４−タイミング発生回路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳに使用される搬送波と同じ周波数の較正信号を発生する較正信号発生装置と、較正信号を用いて、受信機内の伝搬遅延を補正して測位するＧＰＳ受信機に関するものである。
また、この発明は、前記ＧＰＳ受信機で得られる高精度な測位結果に基づき、ＧＰＳ衛星の発する情報を補正するＧＰＳ情報補正システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＰＳでの測位は、単独の受信機のみで測位を行う単独測位と、複数の受信機および基地局で相関して測位を行う相対測位とが存在する。単独測位では、例えば、Ｃ／ＡコードやＰ（Ｙ）コードから得られる擬似距離から真の幾何学距離、すなわち受信機と測位衛星との幾何学距離を算出する方法がある。この方法では、衛星ｉ、受信機ｋに対してＬ波を用いた場合、擬似距離Ｐkiと、電離層遅延Ｉki、対流圏遅延Ｔki、衛星時計誤差δi、受信機時計誤差δk、受信機内遅延ＡLkからなる誤差要因とを含む観測方程式（式（１））を用いて、幾何学距離ρを推定演算する。ここで、式（１）において、ｃは光速を示す。
【０００３】
【数１】
【０００４】
このような測位方法では、測位衛星からの情報等を基にした電離層遅延Ｉki、対流圏遅延Ｔki、衛星時計誤差δi、受信機時計誤差δk、受信機内遅延ＡLkの設定により幾何学距離ρの推定精度が影響される。
【０００５】
一方、相対測位にも幾つかの方法が存在し、その１つとして、特許文献１に示すようなキネマティック方式が存在する。この方法では、前記測位衛星からの情報とは別に基準局からの測位衛星情報の補正情報を取得して測位精度を向上させている。
【０００６】
ところで、前述の単独測位方法でも誤差要因を減らす方法は各種考案されており、非特許文献１には、Ｌ１波、Ｌ２波と同じ周波数の基準信号（較正信号）を用い、測位衛星からの送信信号と比較して、各種遅延情報を推定演算する方法が示されている。この方法では、Ｌ１波、Ｌ２波に相当する基準信号と、測位衛星からの送信信号とを受信して、Ｌ１波同士、およびＬ２波同士を結合することで、受信系全般の伝搬遅延を推定演算している。
【特許文献１】米国５５１９６２０号明細書
【非特許文献１】Andrew Cartmell ,「Considerations for Calibration of Frequency Dependent Delays」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１の方法では、受信機内のＬ１波、Ｌ２波の遅延ＡLkが、本来は異なるが同じであると設定している。このため、少なくともこの設定に応じた誤差が生じて、高精度な測位結果が要求される測位システムに適用することはできない。さらに、非特許文献１では、Ｌ１波、Ｌ２波が同時に生成されているが、今後の多周波数化、例えば、ＧＰＳならばＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波等の搬送波からなる多周波数化、に使用する較正信号を同時に生成することはできない。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、多種の周波数間で遅延差のない較正信号を同時に発生することができる較正信号発生装置と、これを用いて内部回路に基づく各周波数の信号の伝搬遅延を考慮し、より高精度に誤差要因を検出して高精度な測位が可能となるＧＰＳ受信機を提供することにある。また、この発明の目的は、高精度に測位された基地局の位置情報からＧＰＳの位置情報を補正し、補正された高精度なＧＰＳ位置情報を配信することができるＧＰＳ情報補正システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の較正信号発生装置は、
測位衛星毎に設定された各コードに無相関な特定コードで航法メッセージを変調したコード変調信号を出力するコード生成手段と、
少なくとも３種類の搬送波周波数の内、２種類の搬送波周波数同士を加算または減算して１／２倍することで生じる周波数からなる少なくとも３種類の周波数変換用信号を生成する複数の変換用信号生成手段と、
これら複数の変換用信号生成手段から出力される各周波数変換用信号を、コード変調信号に合成して各搬送波周波数の較正信号を同時に生成する信号合成手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
この構成では、次に示すように較正信号が生成される。
コード生成手段は、例えばＧＰＳの場合、測位衛星毎に設定されているＣ／ＡコードやＰ（Ｙ）コードの全てと無相関な特定パターンのコードで所定周波数のベース信号に基づいて生成された航法メッセージを変調して出力する。
複数の変換用信号生成手段は、それぞれ、例えば、ＧＰＳの場合、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波の各搬送波に基づいて、Ｌ１波の周波数とＬ２波の周波数との加算周波数の１／２倍周波数の第１周波数変調用信号、Ｌ１波の周波数とＬ５波の周波数との減算周波数の１／２倍周波数の第２周波数変調用信号、Ｌ２波の周波数とＬ５波の周波数との減算周波数の１／２倍周波数の第３周波数変調用信号を生成する。
信号合成手段は、コード変調信号に対して、第１周波数変調用信号、第２周波数変調用信号、第３周波数変調用信号を順次ミキシングする。これにより、３段ミキシングされて出力される較正信号には、Ｌ１波周波数成分と、Ｌ２波周波数成分と、Ｌ５波周波数成分とが形成される。
【００１１】
また、この発明の較正信号発生装置は、
測位衛星毎に設定された各コードに無相関で、且つ互いに無相関な特定コードで航法メッセージを変調したコード変調信号をそれぞれに出力する複数のコード生成手段と、
これら複数のコード生成手段毎に備えられ、少なくとも３種類の搬送波周波数の内、それぞれに異なる組み合わせの２種類の搬送波周波数同士を加算または減算して１／２倍することで生じる周波数からなる２種類の周波数変換用信号を生成する複数の変換用信号生成手段と、
それぞれに複数の変換用信号生成手段から出力される各周波数変換用信号を、対応するコード変調信号に合成する複数の信号合成手段と、
複数の信号合成手段から出力される各合成信号を加算して、各搬送波周波数の較正信号を同時に生成する信号加算手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
この構成では、次に示すように較正信号が生成される。なお、以下の説明では、２種類のコードで３種類の搬送波周波数に対応する較正信号を生成する場合について示す。
複数のコード生成手段は、それぞれが前述のコード生成手段と同じ構成を成し、特定パターンのコードで所定周波数のベース信号に基づいて生成された航法メッセージを変調して出力する。この際、各コード生成手段が生成するコード同士も無相関となるように設定される。
それぞれのコード生成手段には、３種類以上の搬送波周波数の内から２種類の搬送波に対応する２つの周波数の加算周波数の１／２倍周波数からなる周波数変換用信号、および、２つの周波数の減算周波数の１／２倍周波数からなる周波数変換用信号をそれぞれ生成する２つの変換用信号生成手段が対応して設置されている。例えば、ＧＰＳの場合、第１の特定コードで変調されたコード変調信号に対して、Ｌ１波の周波数とＬ２波の周波数との加算周波数の１／２倍周波数の第１周波数変調用信号、Ｌ１波の周波数とＬ２波の周波数との減算周波数の１／２倍周波数の第４周波数変調用信号が生成される。また、第２の特定コードで変調されたコード変調信号に対して、Ｌ１波の周波数とＬ５波の周波数との加算周波数の１／２倍周波数の第５周波数変調用信号、Ｌ１波の周波数とＬ５波の周波数との減算周波数の１／２倍周波数の第２周波数変調用信号が生成される。
【００１３】
各信号合成手段は、コード変調信号にそれぞれ２つの周波数変換用信号をミキシングして、２つの搬送波周波数成分を有する合成信号を生成する。例えば、前述のＧＰＳでは、一方の信号合成手段でＬ１波周波数成分とＬ２波周波数成分とを有する第１の特定コードで変調された合成信号が生成され、他方の信号合成手段でＬ１波周波数成分とＬ５波周波数成分とを有する第２の特定コードで変調された合成信号が生成される。
【００１４】
信号加算手段は、これら合成信号を加算することで、それぞれの周波数成分を合わせて有する較正信号を生成する。例えば、前述のＧＰＳの例では、Ｌ１波周波数とＬ２波周波数とに第１の特定コードが重畳し、Ｌ１波周波数とＬ５波周波数とに第２の特定コードが重畳する較正信号が生成される。
【００１５】
また、この発明の較正信号発生装置のコード生成手段は、互いに異なる複数のコードを重畳させた重畳コードを生成することを特徴としている。
【００１６】
この構成では、コード生成手段から出力されるコードが複数コードの重畳コードであるので、搬送波毎に利用される複数のコードが１つのコード発生手段から生成される。例えば、現在Ｌ１波に利用されているＣ／ＡコードとＬ２波に利用されているＰ（Ｙ）コードとが同時に１つのコード生成手段で生成される。
【００１７】
また、この発明のＧＰＳ受信機は、
前述の構成を成し、受信機の近傍に設置された較正信号発生装置から出力される較正信号と測位衛星からの通信信号とを受信する受信手段と、
較正信号と通信信号とを搬送波周波数毎に分離し、較正信号と通信信号とに復調処理を行う搬送波周波数毎の復調処理手段と、
較正信号の搬送波周波数間の伝搬遅延を算出する伝搬遅延算出手段を有し、較正信号の伝搬遅延から受信機内の伝搬遅延を算出し、該算出結果を用いて測位演算を行う測位演算手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１８】
この構成では、次に示すように測位が行われる。
受信手段は、較正信号発生装置から送信された較正信号と、各測位衛星から送信された通信信号とを受信する。復調手段は、較正信号と通信信号とを搬送波周波数毎に分離する。例えば、前述のＧＰＳの例では、Ｌ１波周波数成分、Ｌ２波周波数成分、Ｌ５波周波数成分に分類する。また、復調手段は、搬送波周波数単位で分離された較正信号と通信信号とを、それぞれ異なる信号処理経路で復調して、測位演算手段に出力する。
【００１９】
測位演算手段の伝搬遅延算出手段は、較正信号の周波数成分間の伝搬遅延バイアスを検出する。例えば、前述のＧＰＳの例では、較正信号のＬ１波成分のコードタイミングをｔＬ１、Ｌ２波成分のコードタイミングをｔＬ２、Ｌ５波成分のコードタイミングをｔＬ５とすると、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）、ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）を検出する。較正信号発生装置は、受信手段の近傍に設置されているので、この較正信号の周波数成分間の伝搬遅延ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）、ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）が受信機内の伝搬遅延バイアスに相当する。測位演算手段はこの伝搬遅延バイアスを用いて、前述の観測方程式の受信機内遅延の影響を除去して、測位演算を行う。
【００２０】
また、この発明のＧＰＳ受信機の測位演算手段は、受信機内の伝搬遅延を用いて測位衛星から受信機までの伝搬遅延を推定演算し、該推定演算結果を用いて測位演算を行うことを特徴としている。
【００２１】
この構成では、測位演算手段は、較正信号の周波数成分間の伝搬遅延バイアスとともに、通信信号の搬送波周波数成分間の伝搬遅延バイアスを検出する。例えば、前述のＧＰＳの例では、通信信号のＬ１波成分のコードタイミングをＴＬ１、Ｌ２波成分のコードタイミングをＴＬ２、Ｌ５波成分のコードタイミングをＴＬ５とすると、ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ２）、ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ５）、ＡＢＳ（ＴＬ２−ＴＬ５）を算出する。
【００２２】
そして、このように算出された通信信号の周波数成分間の伝搬遅延ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ２）、ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ５）、ＡＢＳ（ＴＬ２−ＴＬ５）を、較正信号の周波数成分間の伝搬遅延ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）、ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）で減算すれば、通信信号の周波数成分間の測位衛星から受信機までの伝搬遅延バイアス、すなわち、電離層遅延バイアスと対流圏遅延バイアスとの合算値が算出される。これを用いて、観測方程式を演算すれば、電離層遅延および対流圏遅延による影響も除去される。
【００２３】
また、この発明のＧＰＳ情報補正システムは、
前述のＧＰＳ受信機を備えるとともに、測位演算の結果からＧＰＳ情報を補正するＧＰＳ情報補正手段と、補正されたＧＰＳ情報を該当する測位衛星に送信する送信手段と、を含む基地局と、
この基地局からの補正されたＧＰＳ情報を受信する補正ＧＰＳ情報受信手段と、補正されたＧＰＳ情報に基づき通信信号に含むＧＰＳ情報を更新するＧＰＳ情報更新手段と、を含む測位衛星と、を備えたことを特徴としている。
【００２４】
この構成では、前述のように、各誤差要因の影響が除去されて高精度に測位が行われるので、基地局のＧＰＳ受信機で得られた測位情報から、ＧＰＳ測位衛星の位置を逆算してＧＰＳ測位衛星の位置情報の誤差を補正する。基地局は、この補正されたＧＰＳ測位衛星の位置情報を該当する測位衛星に送信する。ＧＰＳ測位衛星は、この補正されたＧＰＳ情報を受信して、自身の発するエフェメリス情報等を更新して、更新された情報を含む通信信号を送信する。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、３つ以上の搬送波成分を同時に含み、且つ各搬送波成分が同期した較正信号を容易に生成する較正信号発生装置を実現することができる。さらに、この発明によれば、前記３つ以上の搬送波成分を同時に含む較正信号を複数の同期されたコードで変調して出力する較正信号発生装置を実現することができる。
【００２６】
また、この発明によれば、この較正信号発生装置から出力される較正信号を用いて、搬送波周波数間の受信機内遅延バイアスを検出することで、高精度な測位演算を行うことができる。
【００２７】
また、この発明によれば、受信機内遅延バイアスを用いて測位衛星から受信機に到達するまでの遅延を検出することで、より一層高精度な測位を行うことができる。
【００２８】
また、この発明によれば、高精度に観測された基地局の測位情報を用いて、ＧＰＳ測位衛星の位置情報を含む衛星情報が補正、更新されるので、ＧＰＳ測位衛星から送信される通信信号に含まれる衛星位置情報がより高精度となる。これにより、この衛星位置情報を受信した各ＧＰＳ受信機での測位演算結果がより高精度となる。さらに、この位置情報補正のループが繰り返されることで、より一層、測位演算結果の精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の第１の実施形態に係る較正信号発生装置について、図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る較正信号発生装置の概略構成を示すブロック図である。
図２は各伝送ラインでの信号周波数を示す図である。なお、図２では、コードの基準周波数ｆ0は記載を省略する。
【００３０】
本実施形態の較正信号発生装置は、コード発生器１１、フィルタ１２、ミキサ１３ａ〜１３ｃ、ＡＴＴ（アッテネータ）１４、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１５、ＰＬＬ１６ａ〜１６ｃ、アンテナ１７を備える。
【００３１】
ＶＣＯ１５は、基準周波数ｆ0の基準信号を生成して、コード発生器１１およびＰＬＬ１６ａ，１６ｂ，１６ｃに出力する。この基準周波数は、例えば、ＧＰＳならば１０．２３ＭＨｚである。
【００３２】
コード発生器１１は、入力される基準周波数ｆ0に基づいてコードを生成して出力する。具体的には、このコード発生器１１で生成されるコードは、後述するＧＰＳ受信機が測位衛星から受信するコードの全てに対して無相関なコードに設定されており、予め、メモリ等の記憶部に記憶されている。コード発生器１１は、記憶部からコードを読み出し、基準周波数ｆ0の基準信号に基づいて生成された航法メッセージをコード変調して出力する。このコード発生器１１が本発明の「コード生成手段」に相当する。
なお、コード発生器１１が出力するコードは、図３に示すように、ビット周期およびコード周期が異なる２つのコードを重畳させてなる複合コードであってもよい。
図３は、コード発生器１１が生成するコードの一例を示す図である。図３（ａ）はＣＯＤＥ−Ａを示し、図３（ｂ）はＣＯＤＥ−Ｂを示し、図３（ｃ）はＣＯＤＥ−ＡとＣＯＤＥ−Ｂとを重畳させた複合コードを示す。
このようなコードを用いることで、１つのコード発生器で複数のコードを同時に生成することができる。これを、ＧＰＳに適用すれば、Ｃ／ＡコードとＰ（Ｙ）コードの２つのコードを１つのコード発生器で同時に生成することができる。
【００３３】
フィルタ１２はコード変調された基準信号の高調波成分を減衰させ、このフィルタ処理されたコード変調基準信号はミキサ１３ａに入力される。
【００３４】
ＰＬＬ１６ａは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ２波の周波数ｆL2との加算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1＋ｆL2）／２）からなる第１変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｂは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ５波の周波数ｆL5との減算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1−ｆL5）／２）からなる第２変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｃは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ２波の周波数ｆL2とＬ５波の周波数ｆL5との減算周波数の１／２倍周波数（（ｆL2−ｆL5）／２）からなる第３変調用信号を生成する。これらＰＬＬ１６ａ〜１６ｃが本発明の「変換用信号生成手段」に相当する。
ミキサ１３ａには、コード発生器１１からのコード変調基準信号と、ＰＬＬ１６ａからの第１変調用信号とが入力される。ミキサ１３ａはこれらの信号をミキシングして、第１ＩＦ較正信号を生成する。この第１ＩＦ較正信号の周波数は（（ｆL1＋ｆL2）／２）となる。
【００３５】
ミキサ１３ｂには、ミキサ１３ａからの第１ＩＦ較正信号と、ＰＬＬ１６ｂからの第２変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｂはこれらの信号をミキシングして、第２ＩＦ較正信号を生成する。この第２ＩＦ較正信号は２つの周波数が重畳した信号であり、その周波数は（（２ｆL1＋ｆL2−ｆL5）／２）、および（（ｆL2＋ｆL5）／２）となる。
【００３６】
ミキサ１３ｃには、ミキサ１３ｂからの第２ＩＦ較正信号と、ＰＬＬ１６ｃからの第３変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｃはこれらの信号をミキシングして、送信する較正信号を生成する。この較正信号は４つの周波数が重畳した信号であり、その周波数は（ｆL1＋ｆL2−ｆL5）、およびｆL1，ｆL2，ｆL5となる。ここで、周波数（ｆL1＋ｆL2−ｆL5）の成分は不必要なのでフィルタ等により除去する。これらミキサ１３ａ〜１３ｃが本発明の「信号合成手段」に相当する。
【００３７】
このような信号処理を行うことで、Ｌ１波に相当する周波数ｆL1成分と、Ｌ２波に相当する周波数ｆL2成分と、Ｌ５波に相当する周波数ｆL5成分と、が重畳された較正信号を生成することができる。そして、これは、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波にそれぞれ対応する較正信号を同時に、すなわち同期させて出力することと同じである。
【００３８】
ＡＴＴ１４は入力された較正信号を所定の振幅に調整してアンテナ１７に出力する。そして、アンテナ１７から、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波の成分を同時に含む較正信号が放射される。
【００３９】
なお、本実施形態では、コード基準信号に対して３段の変調を行う例を示したが、より多くの段を設定して変調を行っても良い。これにより、さらに多くの搬送波周波数成分を同時に生成することができる。また、コード基準信号に対して２段の変調であってもよい。
【００４０】
次に、第２の実施形態の係る較正信号発生装置について図を参照して説明する。
図４は本実施形態の較正信号発生装置の概略構成を示すブロック図である。
図５は各伝送ラインでの信号周波数を示す図である。なお、図５では、初期のコードの基準周波数ｆ0は記載を省略する。
【００４１】
本実施形態の較正信号発生装置は、コード発生器１１ａ，１１ｂ、２つのフィルタ１２、ミキサ１３ｄ〜１３ｇ、ＡＴＴ（アッテネータ）１４、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１５、ＰＬＬ１６ｄ〜１６ｇ、アンテナ１７、加算器１８を備える。
【００４２】
ＶＣＯ１５は、基準周波数ｆ0の基準信号を生成して、コード発生器１１ａ，１１ｂおよびＰＬＬ１６ｄ〜１６ｇに出力する。この基準周波数は、例えば、ＧＰＳならば１０．２３ＭＨｚである。
【００４３】
コード発生器１１ａ，１１ｂは、入力される基準周波数ｆ0に基づいて、それぞれに異なるコードを生成して出力する。具体的には、このコード発生器１１ａ，１１ｂで生成されるコードは、後述するＧＰＳ受信機が測位衛星から受信するコードの全てに対して無相関で、且つコード発生器１１ａ，１１ｂで生成されるコード同士も無相関なコードに設定されており、予め、メモリ等の記憶部に記憶されている。コード発生器１１ａ，１１ｂは、記憶部からそれぞれにコードを読み出し、基準周波数ｆ0の基準信号に基づいて生成された航法メッセージをコード変調して出力する。これらコード発生器１１ａ，１１ｂは入力される基準信号に基づき同期されている。ここで、例えば、図５に示すように、コード発生器１１ａでＣＯＤＥ−Ａを生成し、コード発生器１１ｂでＣＯＤＥ−Ｂを生成する。これらコード発生器１１ａ，１１ｂが本発明の「コード生成手段」に相当する。
【００４４】
このように２つのコードを用いることで、ＧＰＳに適用すれば、Ｃ／ＡコードとＰ（Ｙ）コードの２つのコードをそれぞれ個別のコード発生器で同時に生成することができる。なお、コード発生器１１ａ，１１ｂが出力するコードも、前述ように、ビット周期およびコード周期が異なる２つのコードを重畳させてなる複合コードであってもよい。
２つのフィルタ１２はＣＯＤＥ−Ａ、ＣＯＤＥ−Ｂでそれぞれコード変調された基準信号の高調波成分を減衰させ、このフィルタ処理されたコード変調基準信号は、ミキサ１３ｄとミキサ１３ｆとにそれぞれ入力される。
【００４５】
ＰＬＬ１６ｄは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ２波の周波数ｆL2との減算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1−ｆL2）／２）からなる第４変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｅは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ２波の周波数ｆL2との加算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1＋ｆL2）／２）からなる第１変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｆは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ５波の周波数ｆL5との減算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1−ｆL5）／２）からなる第２変調用信号を生成する。
ＰＬＬ１６ｇは、ＶＣＯ１５から入力される基準周波数ｆ0の基準信号に基づき、Ｌ１波の周波数ｆL1とＬ５波の周波数ｆL5との加算周波数の１／２倍周波数（（ｆL1＋ｆL5）／２）からなる第５変調用信号を生成する。ここで、ＰＬＬ１６ｄ〜１６ｇが本発明の「変換用信号生成手段」に相当する。
ミキサ１３ｄには、コード発生器１１ａからのコード変調基準信号と、ＰＬＬ１６ｄからの第４変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｄはこれらの信号をミキシングして、第３ＩＦ較正信号を生成する。この第３ＩＦ較正信号の周波数は（（ｆL1−ｆL2）／２）となる。
【００４６】
ミキサ１３ｅには、ミキサ１３ｄからの第３ＩＦ較正信号と、ＰＬＬ１６ｅからの第１変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｄはこれらの信号をミキシングして、第４ＩＦ較正信号を生成する。この第４ＩＦ較正信号は２つの周波数が重畳した信号であり、その周波数はｆL1およびｆL2となる。
【００４７】
ミキサ１３ｆには、コード発生器１１ｂからのコード変調基準信号と、ＰＬＬ１６ｆからの第２変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｆはこれらの信号をミキシングして、第５ＩＦ較正信号を生成する。この第５ＩＦ較正信号の周波数は（（ｆL1−ｆL5）／２）となる。
【００４８】
ミキサ１３ｇには、ミキサ１３ｆからの第５ＩＦ較正信号と、ＰＬＬ１６ｇからの第５変調用信号とが入力される。ミキサ１３ｆはこれらの信号をミキシングして、第６ＩＦ較正信号を生成する。この第６ＩＦ較正信号は２つの周波数が重畳した信号であり、その周波数はｆL1およびｆL5となる。ここで、ミキサ１６ｄ〜１６ｇが本発明の「信号合成手段」に相当する。
【００４９】
加算器１８は、ｆL1およびｆL2周波数成分を含みＣＯＤＥ−Ａで変調された第４ＩＦ較正信号と、ｆL1およびｆL5周波数成分を含みＣＯＤＥ−Ｂで変調された第６ＩＦ較正信号と、を入力して、これら全ての周波数成分が重畳された較正信号出力する。この加算器１８が本発明の「信号加算手段」に相当する。
【００５０】
このような信号処理を行うことで、ＣＯＤＥ−Ａで変調されたＬ１波に相当する周波数ｆL1成分と、ＣＯＤＥ−Ｂで変調されたＬ１波に相当する周波数ｆL1成分と、ＣＯＤＥ−Ａで変調されたＬ２波に相当する周波数ｆL2成分と、ＣＯＤＥ−Ｂで変調されたＬ５波に相当する周波数ｆL5成分と、が重畳された較正信号を生成することができる。そして、これは、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波にそれぞれ対応する較正信号を同時に、すなわち同期させて出力することと同じである。
【００５１】
ＡＴＴ１４は入力された較正信号を所定の振幅に調整してアンテナ１７に出力する。そして、アンテナ１７から、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波の成分を同時に含む較正信号が放射される。
【００５２】
このような構成であっても、複数の搬送波周波数に対応する周波数成分を有する較正信号を容易に生成することができる。なお、本実施形態では、コード基準信号の生成から２段のミキシングによる信号変調までの部分が２段平行に設置された例を示したが、段数をより多くして、３段以上を平行に設置し、これらの出力信号を加算する処理を行っても良い。これにより、より多くの搬送波周波数およびコードを同時に生成することができる。
【００５３】
次に、第３の実施形態に係るＧＰＳ受信機について図を参照して説明する。
図６は本実施形態のＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図である。
図７は、図６に示す測位演算部２５の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態のＧＰＳ受信機は、アンテナ２１、ＬＮＡ２２、ＩＦ信号処理部２４ａ〜２４ｃ、測位演算部２５を備える。
【００５４】
アンテナ２１は、それぞれに異なる周波数からなる複数の搬送波のＲＦ信号（通信信号および較正信号）を受信し、受信したＲＦ信号をＬＮＡ２２に出力する。例えば、１５７５．４２ＭＨｚのＬ１波、１２２７．６０ＭＨｚのＬ２波、１１７６．４５ＭＨｚのＬ５波を同時に受信することができる。なお、以下の説明では、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波を含むＲＦ信号を受信した場合について説明する。Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波が混在したＲＦ信号が受信されると、ＬＮＡ２２はＲＦ信号を増幅してＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃに出力する。
【００５５】
ＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃは、ＲＦ信号からそれぞれ、Ｌ１波の成分、Ｌ２波の成分、Ｌ５波の成分を抽出して、ＩＦ信号に変換する。この際、生成されるＩＦ信号は、実数成分に相当するＩ信号と虚数成分に相当するＱ信号とに分離される。そして、これらＩ信号およびＱ信号は、Ａ／Ｄ変換されて出力される。
【００５６】
具体的には、ＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃは、ＩＦ処理部２４ａでＬ１波のＲＦ信号をＩＦ処理し、ＩＦ処理部２４ｂでＬ２波のＲＦ信号をＩＦ処理し、ＩＦ処理部２４ｃでＬ５波のＲＦ信号をＩＦ処理する。これらＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃは、それぞれ３つのＢＰＦの帯域特性および各ＶＣＯの発振周波数の設定が異なるのみで、基本的な構成は略同じである。ここで、これらＩＦ処理部２４ａ〜２４ｃが本発明の「復調処理手段」に相当する。
【００５７】
ＩＦ処理部２４ａは、ＢＰＦ２４０ａ、ミキサ２４１ａ、ＢＰＦ２４２ａ、ＩＱミキサ２４３ａ、ＶＣＯ２４４ａ、分周器２４５ａ、可変増幅ＬＰＦ２４６ａ，２４７ａ、Ａ／Ｄコンバータ２４８ａを備える。
【００５８】
ＢＰＦ２４０ａは、Ｌ１波周波数ｆL1が通過帯域内に存在するように、周波数通過帯域が設定されており、ミキサ２４１ａの後段に備えられたＢＰＦ２４２ａとで、受信したＲＦ信号のうち、Ｌ２波、Ｌ５波を減衰させ、Ｌ１波の信号のみを通過させる。
【００５９】
ＶＣＯ２４４ａは、基準周波数１０．２３ＭＨｚに基づき、Ｌ１波周波数に対して所定の周波数からなる変換用信号を生成して、ミキサ２４１ａと分周器２４５ａとに出力する。分周器２４５ａは、入力された変換用信号を分周して、より低周波数の変換用信号を生成し、ＩＱミキサ２４３ａに出力する。
【００６０】
ミキサ２４１ａは、ＢＰＦ２４０ａを通過したＲＦ信号と、ＶＣＯ２４４ａで生成された所定周波数の変換用信号とをミキシングすることでダウンサンプリングして、ＩＦ信号を生成する。ミキサ２４１ａで生成されたＩＦ信号は、ＢＰＦ２４２ａに入力され、ＢＰＦ２４２ａは、ＩＦ信号におけるＬ１波周波数に対応する周波数帯域のみを通過して、他の周波数帯域を減衰させる。このように、ＢＰＦ２４０ａ、ＢＰＦ２４２ａの２段でＲＦ信号のＬ１波周波数を抽出してＩＦ信号に変換する。
【００６１】
ＩＦ信号のＬ１波成分はＩＱミキサ２４３ａに入力され、ＩＱミキサ２４３ａは、分周器２４５ａから入力される低周波数の変換用信号に基づき、ＩＦ信号のＬ１波成分を実数成分のＩ信号と、虚数成分のＱ信号とに分離して出力する。
【００６２】
可変増幅ＬＰＦ２４６ａは、入力されたＬ１波成分のＩ信号の高調波を減衰させるとともに、所定振幅になるようにゲイン調整して、Ａ／Ｄコンバータ２４８ａに出力する。同様に、可変増幅ＬＰＦ２４７ａは、入力されたＬ１波成分のＱ信号の高調波を減衰させるとともに、所定振幅になるようにゲイン調整して、Ａ／Ｄコンバータ２４８ａに出力する。
【００６３】
Ａ／Ｄコンバータ２４８ａは、入力されたＩ信号とＱ信号とを、Ｌ１波の周波数に応じて設定したサンプリング周波数でディジタルサンプリングして、Ｌ１波成分のＩ信号に対応するＬ１波成分Ｉ信号データと、Ｌ１波成分のＱ信号に対応するＬ１波成分Ｑ信号データとを出力する。
【００６４】
ＩＦ処理部２４ｂは、ＩＦ処理部２４ａと略同じ構成からなり、ＢＰＦ２４０ｂとＢＰＦ２４２ｂとの設定通過帯域周波数と、ＶＣＯ２４４ｂで生成する変換用信号の周波数をＬ２波の周波数に対応させて、Ｌ２波成分Ｉ信号データとＬ２波成分Ｑ信号データとを出力する。
【００６５】
ＩＦ処理部２４ｃは、ＩＦ処理部２４ａ，２４ｂと略同じ構成からなり、ＢＰＦ２４０ｃとＢＰＦ２４２ｃとの設定通過帯域周波数と、ＶＣＯ２４４ｃで生成する変換用信号の周波数をＬ５波の周波数に対応させて、Ｌ５波成分Ｉ信号データとＬ５波成分Ｑ信号データとを出力する。
【００６６】
このように、較正信号発生装置から入力された較正信号と測位衛星から入力された通信信号に基づく、Ｌ１波成分、Ｌ２波成分、Ｌ５波成分のＩ信号データ、Ｑ信号データは、測位演算部２５に出力される。
【００６７】
測位演算部２５は、符号化回路２５１ａ，２５１ｂと、ＣＰＵ２５０および伝搬遅延演算部２５３を備えた信号処理部２５２と、タイミング発生回路２５４と、を備える。測位演算部２５は、入力される較正信号のＩ信号データおよびＱ信号データから、伝搬遅延バイアスＩＦＢを算出し、この算出した伝搬遅延バイアスＩＦＢを観測方程式に適用して各測位衛星と本ＧＰＳ受信機との幾何学距離の算出および、本ＧＰＳ受信機の測位を行う。
【００６８】
符号化回路２５１ａ，２５１ｂは、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波成分のＩ信号データおよびＱ信号データを符号化して信号処理部２５２に出力する。
【００６９】
タイミング発生回路２５４は、外部から入力される１秒パルス信号に基づき、信号処理部２５２の各演算チャンネルに対する相関処理開始タイミング信号を出力する。
【００７０】
信号処理部２５２は、測位衛星毎に演算チャンネルが構成されている。図７では、２４個の衛星に対応する２４の演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４と較正信号用の演算チャンネルＣＨ２５とから構成されている。演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２５は、測位衛星毎に設定されたコードおよび較正信号用に設定されたコードを予め記憶しており、タイミング発生回路２５４から出力される相関処理開始タイミング信号に準じて、入力された符号化Ｉ信号データ、および符号化Ｑ信号データと記憶したコードとの相関処理を行う。そして、ＣＰＵ２５０と各演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２５とは、相関がとれた符号化Ｉ信号データ、符号化Ｑ信号データの解析を行い、測位衛星からの通信信号に対応するデータであれば、エフェメリス情報等の衛星位置情報や、衛星時計情報、電離層遅延情報等を検出するとともに、コードから導かれる疑似距離を算出する。また、較正信号に対応するデータであれば、較正信号用のコードタイミングを検出する。これらの相関処理および解析、検出は、各コードすなわち各測位衛星からの通信信号および較正信号に対してＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波のそれぞれで行われる。
【００７１】
ＣＰＵ２５０と伝搬遅延演算部２５３とは、演算チャンネルＣＨ２５で取得されたＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波におけるコードタイミングを用いて、Ｌ１波とＬ２波との伝搬遅延バイアスＩＦＢL1L2、Ｌ１波とＬ５波との伝搬遅延バイアスＩＦＢL1L5、Ｌ２波とＬ５波との伝搬遅延バイアスＩＦＢL2L5、を算出する。これは、Ｌ１波、Ｌ２波、Ｌ５波が受信機内を伝搬する際に生じる遅延であり、Ｌ１波で伝搬されるコードのコードタイミングｔＬ１と、Ｌ２波で伝搬されるコードのコードタイミングｔＬ２と、Ｌ５波で伝搬されるコードのコードタイミングｔＬ５とを検出して、これらコードタイミングのズレ、すなわち周波数間でのコード位相のズレＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）、ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）、ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）を算出することにより得られる。そして、このように算出された伝搬遅延バイアスは記憶され、各通信信号に対応する演算チャンネルが各測位衛星までの幾何学距離および測位を推定演算する際に読み出されて、利用される。
【００７２】
ＣＰＵ２５０と演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４とは、検出した各情報と、疑似距離と、伝搬遅延演算部２５３に記憶されている伝搬遅延バイアスＩＦＢとを、観測方程式に代入し、受信機と各測位衛星までの幾何学距離の算出および受信機の測位を行う。この際、演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４の全体で、少なくとも２つの周波数について演算を行う。すなわち、Ｌ１波とＬ２波、Ｌ１波とＬ５波、Ｌ２波とＬ５波のいずれかの組み合わせを少なくとも用いて幾何学距離の算出および測位を行う。
【００７３】
例えば、Ｌ１波とＬ２波とを用いる場合について具体的に説明する。
【００７４】
一般に、ある時点での、受信機ｋ、測位衛星ｉでＬ波における疑似距離ＰLkiの観測方程式は、ρが測位衛星ｉと受信機ｋとの幾何学距離であり、Ｉが電離層遅延、Ｔが対流圏遅延、δkが受信機時計誤差、δiが測位衛星時計誤差、ＡLkが受信機内遅延を用いて、前述の式（１）で表される。
【００７５】
式（１）から、受信機ｋ、測位衛星ｉでＬ１波における疑似距離ＰL1kiの観測方程式は、
【００７６】
【数２】
【００７７】
となり、受信機ｋ、測位衛星ｉでＬ２波における疑似距離ＰL2kiの観測方程式は、
【００７８】
【数３】
【００７９】
となる。なお、ＡL1k，ＡL2kはそれぞれＬ１波、Ｌ２波の受信機内遅延であり、ｆL1，ｆL2はそれぞれＬ１波、Ｌ２波の周波数である。
ここで、測位衛星＃１，＃３からＬ１波を受信して解析することができ、測位衛星＃２，＃４からＬ２波を受信して解析することができたとすると、式（２）、式（３）より、次の連立方程式が成り立つ。
【００８０】
【数４】
【００８１】
ここで、衛星情報から得られる衛星位置を（ｘi，ｙi，ｚi）とし、受信機の位置を（ｘk，ｙk，ｚk）とすると、式（４）より、
【００８２】
【数５】
【００８３】
前述のようにＩＦＢが算出されていると、ＩＦＢ＝ＡL2k−ＡL1kであるので、式（５）より、
【００８４】
【数６】
【００８５】
となる。この観測方程式を演算することにより、受信機内遅延による誤差が軽減されるので、高精度に受信機ｋの測位を行うことができる。
【００８６】
なお、伝搬遅延演算部２５３は、伝搬遅延ＩＦＢを用いることで、各測位衛星から受信機までの伝搬遅延、すなわち電離層遅延と対流圏遅延との合算遅延のバイアス値を算出することもできる。
【００８７】
具体的には、伝搬遅延演算部２５３は、各演算チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２４が検出するＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波毎のコードタイミングを取得して、これらの差分値（バイアス値）を演算する。例えば、Ｌ１波のコードタイミングＴＬ１とＬ２波のコードタイミングＴＬ２とを差分する。これにより、測位衛星から受信機の信号処理部に到達するまでの伝搬遅延のバイアスに相当する、通信信号伝搬遅延バイアスＩＦＢｔL1L2＝ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ２）を生成し、Ｌ１波のコードタイミングＴＬ１とＬ５波のコードタイミングＴＬ５とを差分して通信信号伝搬遅延バイアスＩＦＢｔL1L5＝ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ５）を生成し、Ｌ２波のコードタイミングＴＬ２とＬ５波のコードタイミングＴＬ５とを差分して通信信号伝搬遅延バイアスＩＦＢｔL2L5＝ＡＢＳ（ＴＬ２−ＴＬ５）を生成する。次に、伝搬遅延演算部２５３は、これら通信信号伝搬遅延バイアスから、前述の受信機内伝搬遅延バイアスを差分する。
【００８８】
すなわち、Ｌ１波、Ｌ２波の組み合わせに対して、
ＩＦＢｔL1L2−ＩＦＢL1L2＝ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ２）−ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ２）
を算出し、Ｌ１波、Ｌ５波の組み合わせに対して、
ＩＦＢｔL1L5−ＩＦＢL1L5＝ＡＢＳ（ＴＬ１−ＴＬ５）−ＡＢＳ（ｔＬ１−ｔＬ５）
を算出し、Ｌ２波、Ｌ５波の組み合わせに対して、
ＩＦＢｔL2L5−ＩＦＢL2L5＝ＡＢＳ（ＴＬ２−ＴＬ５）−ＡＢＳ（ｔＬ２−ｔＬ５）
を算出する。この演算データは測位衛星から受信機に到達するまでの伝搬遅延バイアスに相当し、これは電離層遅延バイアスと対流圏遅延バイアスの合算値に相当する。このような演算を行うことにより、現状の電離層遅延および対流圏遅延を算出することができるので、測位衛星からの電離層遅延情報および対流圏遅延情報を用いずとも、観測方程式で幾何学距離および測位を演算することができる。さらに、このように算出される電離層遅延と対流圏遅延のバイアス値は、現在受信している通信信号の遅延量から算出するので、現状の通信環境すなわち電離層状態や対流圏状態を正確に反映することができ、高精度な電離層遅延および対流圏遅延を観測方程式に適用することができる。これにより、さらに高精度な測位を行うことができる。
【００８９】
次に、第４の実施形態に係るＧＰＳ情報補正システムについて図を参照して説明する。
【００９０】
図８は、本実施形態のＧＰＳ情報補正システムの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態のＧＰＳ情報補正システムは、基地局５、較正信号発生装置１、移動局８、測位衛星１０１〜１０４を備える。なお、測位衛星数はこれに限らず、これよりも多い数であってもよい。
【００９１】
基地局５は、前述の構成からなるＧＰＳ受信機２と、ＧＰＳ情報補正回路３と、ＧＰＳ情報送信機４とを備える。
【００９２】
各測位衛星１０１〜１０４は同じ構成からなり、測位衛星１０１はＧＰＳ情報生成部１１１とＧＰＳ情報送受信部１１２とを備える。
【００９３】
較正信号発生装置１は、前述の構成からなり、基地局５の近傍または基地局５のＧＰＳ受信機２の近傍に設置されている。そして、較正信号発生装置１はＬ１波、Ｌ２波、Ｌ５波に応じた周波数で、特定コードにより変調された較正信号２００を外部に送信している。
【００９４】
測位衛星１０１は、ＧＰＳ情報生成部１１１でエフェメリス情報等の衛星位置情報や電離層遅延情報、対流圏遅延情報、受信時計誤差情報等からなる衛星情報を生成して、ＧＰＳ情報送受信部１１２で信号化し、通信信号２０１として外部に送信している。測位衛星１０２〜１０４についても同様に衛星情報を外部に送信している。
【００９５】
移動局８のＧＰＳ受信機７および基地局５のＧＰＳ受信機２は、この通信信号２０１を受信して、各情報を解析する。そして、これらのＧＰＳ受信機２，７はその時点での測位を行う。
【００９６】
この際、基地局５のＧＰＳ受信機２は、較正信号２００および通信信号２０１を受信して、自身の測位を行う。ＧＰＳ受信機２は、前述のような処理演算を行うことで、受信機内の遅延等を補正して高精度に測位を行う。そして、ＧＰＳ受信機２はこの測位結果及び補正情報をＧＰＳ情報補正回路３に出力する。
【００９７】
ＧＰＳ情報補正回路３は、ＧＰＳ受信機２から得られた基地局の測位結果および遅延に関する補正情報と、測位衛星からの衛星情報とに基づき、該当する測位衛星１０１の位置を逆算し、入力した衛星位置情報との誤差を検出する。そして、衛星位置情報に対する補正データを生成してＧＰＳ情報送信機４に出力する。
【００９８】
ＧＰＳ情報送信機４は、入力された補正データを信号化して、測位衛星１０１〜１０４に対して補正通信信号２０２を送信する。この際、測位衛星毎にコードが設定されており、測位衛星１０１はこのコードを解析することで、自身への補正情報かどうかを判断する。
【００９９】
測位衛星１０１は、ＧＰＳ情報送受信部１１２で補正通信信号２０２を受信すると、ＧＰＳ情報生成部１１１で解析を行って自身に対する補正情報を検出して、この補正情報で予め記憶されている各情報を更新する。そして、測位衛星１０１は、新たな情報に基づきＧＰＳ情報生成部１１１で衛星情報を生成して、ＧＰＳ情報送受信部１１２で信号化し、通信信号２０３として外部に送信する。基地局５のＧＰＳ受信機２および移動局８のＧＰＳ受信機７は、この新たに補正された通信信号２０３を受信して、情報を解析する。そして、これらのＧＰＳ受信機２，７はその時点での測位を行う。この際にも、基地局５のＧＰＳ受信機２は、較正信号２００を用いて受信機内遅延や電離層遅延、対流圏遅延の補正を行って測位を行うので、前回よりも高精度に測位を行うことができる。この際、発生する補正情報から、前述のようにＧＰＳ情報補正回路３でＧＰＳ衛星の補正情報が生成されて、ＧＰＳ情報送信機４を介して測位衛星１０１〜１０４にフィードバックされる。
【０１００】
このように、本実施形態のＧＰＳ情報補正システムを用いることで、高精度な衛星位置情報、遅延情報を常時取得することができる。これにより、基地局、移動局に限ることなく、どのＧＰＳ受信機においても従来のよりも高精度な測位を行うことができる。
【０１０１】
なお、前述の各実施形態は、ＧＰＳを例に説明したが、ＧＮＳＳシステムとして利用する他の方式（ＧＲＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ等）でも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１の実施形態に係る較正信号発生装置の概略構成を示すブロック図
【図２】図１に示す各伝送ラインでの信号周波数を示す図
【図３】図１に示すコード発生器１１が生成するコードの一例を示す図
【図４】第２の実施形態の較正信号発生装置の概略構成を示すブロック図
【図５】図４に示す各伝送ラインでの信号周波数を示す図
【図６】第３の実施形態のＧＰＳ受信機の概略構成を示すブロック図
【図７】図６に示す測位演算部２５の概略構成を示すブロック図
【図８】第４の実施形態のＧＰＳ情報補正システムの概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１０３】
１−較正信号発生装置、２，７−ＧＰＳ受信機、３−ＧＰＳ情報補正回路、４−ＧＰＳ情報送信機、５−基地局、８−移動局、１０１〜１０４−測位衛星、１１１−ＧＰＳ情報生成部、１１２−ＧＰＳ情報送受信部、１１，１１ａ，１１ｂ−コード発生器、１２−フィルタ、１３ａ〜１３ｇ，２４１ａ〜２４１ｃ−ミキサ、１４−ＡＴＴ、１５，２４４ａ〜２４４ｃ−ＶＣＯ、１６ａ〜１６ｇ−ＰＬＬ、１７，２１−アンテナ、１８−加算器、２２−ＬＮＡ、２４ａ〜２４ｃ−ＩＦ処理部、２４０ａ〜２４０ｃ，２４２ａ〜２４２ｃ−ＢＰＦ、２４３ａ〜２４３ｃ−ＩＱミキサ、２４５ａ〜２４５ｃ−分周器、２４６ａ〜２４６ｃ，２４７ａ〜２４７ｃ−可変振幅ＬＰＦ、２４８ａ〜２４８ｃ−Ａ／Ｄコンバータ
２５−測位演算部、２５０−ＣＰＵ、２５１ａ，２５１ｂ−符号化回路、２５２−信号処理部、２５３−伝搬遅延演算部、２５４−タイミング発生回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位衛星毎に設定された各コードに無相関な特定コードで航法メッセージを変調したコード変調信号を出力するコード生成手段と、
少なくとも３種類の搬送波周波数の内、２種類の搬送波周波数同士を加算または減算して１／２倍することで生じる周波数からなる少なくとも３種類の周波数変換用信号を生成する複数の変換用信号生成手段と、
該複数の変換用信号生成手段から出力される各周波数変換用信号を、前記コード変調信号に合成して各搬送波周波数の較正信号を同時に生成する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする較正信号発生装置。
【請求項２】
測位衛星毎に設定された各コードに無相関で、且つ互いに無相関な特定コードで航法メッセージを変調したコード変調信号をそれぞれに出力する複数のコード生成手段と、
該複数のコード生成手段毎に備えられ、少なくとも３種類の搬送波周波数の内、それぞれに異なる組み合わせの２種類の搬送波周波数同士を加算または減算して１／２倍することで生じる周波数からなる２種類の周波数変換用信号を生成する複数の変換用信号生成手段と、
それぞれに複数の変換用信号生成手段から出力される各周波数変換用信号を、対応するコード変調ベース信号に合成する複数の信号合成手段と、
複数の信号合成手段から出力される各合成信号を加算して、各搬送波周波数の較正信号を同時に生成する信号加算手段と、を備えたことを特徴とする較正信号発生装置。
【請求項３】
前記コード生成手段は、互いに異なる複数のコードを重畳させた重畳コードを生成する請求項１または請求項２に記載の較正信号発生装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載された構成を成し、受信機の近傍に設置された較正信号発生装置から出力される較正信号と測位衛星からの通信信号とを受信する受信手段と、
前記較正信号と前記通信信号とを搬送波周波数毎に分離し、前記較正信号と前記通信信号とに復調処理を行う搬送波周波数毎の復調処理手段と、
前記較正信号の搬送波周波数間の伝搬遅延を算出する伝搬遅延算出手段を有し、前記較正信号の伝搬遅延から受信機内の伝搬遅延を算出し、該算出結果を用いて測位演算を行う測位演算手段と、を備えたことを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項５】
前記測位演算手段は、前記受信機内の伝搬遅延を用いて測位衛星から受信機までの伝搬遅延を推定演算し、該推定演算結果を用いて測位演算を行う請求項４に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のＧＰＳ受信機を備えるとともに、前記測位演算の結果からＧＰＳ情報を補正するＧＰＳ情報補正手段と、補正されたＧＰＳ情報を該当する測位衛星に送信する送信手段と、を含む基地局と、
該基地局からの補正されたＧＰＳ情報を受信する補正ＧＰＳ情報受信手段と、補正されたＧＰＳ情報に基づき通信信号に含むＧＰＳ情報を更新するＧＰＳ情報更新手段と、を含む前記測位衛星と、を備えたＧＰＳ情報補正システム。
【請求項１】
測位衛星毎に設定された各コードに無相関な特定コードで航法メッセージを変調したコード変調信号を出力するコード生成手段と、
少なくとも３種類の搬送波周波数の内、２種類の搬送波周波数同士を加算または減算して１／２倍することで生じる周波数からなる少なくとも３種類の周波数変換用信号を生成する複数の変換用信号生成手段と、
該複数の変換用信号生成手段から出力される各周波数変換用信号を、前記コード変調信号に合成して各搬送波周波数の較正信号を同時に生成する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする較正信号発生装置。
【請求項２】
測位衛星毎に設定された各コードに無相関で、且つ互いに無相関な特定コードで航法メッセージを変調したコード変調信号をそれぞれに出力する複数のコード生成手段と、
該複数のコード生成手段毎に備えられ、少なくとも３種類の搬送波周波数の内、それぞれに異なる組み合わせの２種類の搬送波周波数同士を加算または減算して１／２倍することで生じる周波数からなる２種類の周波数変換用信号を生成する複数の変換用信号生成手段と、
それぞれに複数の変換用信号生成手段から出力される各周波数変換用信号を、対応するコード変調ベース信号に合成する複数の信号合成手段と、
複数の信号合成手段から出力される各合成信号を加算して、各搬送波周波数の較正信号を同時に生成する信号加算手段と、を備えたことを特徴とする較正信号発生装置。
【請求項３】
前記コード生成手段は、互いに異なる複数のコードを重畳させた重畳コードを生成する請求項１または請求項２に記載の較正信号発生装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載された構成を成し、受信機の近傍に設置された較正信号発生装置から出力される較正信号と測位衛星からの通信信号とを受信する受信手段と、
前記較正信号と前記通信信号とを搬送波周波数毎に分離し、前記較正信号と前記通信信号とに復調処理を行う搬送波周波数毎の復調処理手段と、
前記較正信号の搬送波周波数間の伝搬遅延を算出する伝搬遅延算出手段を有し、前記較正信号の伝搬遅延から受信機内の伝搬遅延を算出し、該算出結果を用いて測位演算を行う測位演算手段と、を備えたことを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項５】
前記測位演算手段は、前記受信機内の伝搬遅延を用いて測位衛星から受信機までの伝搬遅延を推定演算し、該推定演算結果を用いて測位演算を行う請求項４に記載のＧＰＳ受信機。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のＧＰＳ受信機を備えるとともに、前記測位演算の結果からＧＰＳ情報を補正するＧＰＳ情報補正手段と、補正されたＧＰＳ情報を該当する測位衛星に送信する送信手段と、を含む基地局と、
該基地局からの補正されたＧＰＳ情報を受信する補正ＧＰＳ情報受信手段と、補正されたＧＰＳ情報に基づき通信信号に含むＧＰＳ情報を更新するＧＰＳ情報更新手段と、を含む前記測位衛星と、を備えたＧＰＳ情報補正システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２４９６４９（Ｐ２００８−２４９６４９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９４３５４（Ｐ２００７−９４３５４）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（５０３３６１４００）独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 (453)
【出願人】（３０１０７２６５０）ＮＥＣ東芝スペースシステム株式会社 (62)
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（５０３３６１４００）独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 (453)
【出願人】（３０１０７２６５０）ＮＥＣ東芝スペースシステム株式会社 (62)
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
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