遅延時間推定装置及び測位装置及び遅延時間推定方法
【課題】例えば、高感度測位のための演算における処理効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】積分処理部１１８は、符号系列の組み合わせを用いて変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成し、遅延信号とＧＰＳ信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する。相関値レベル判定部１１２は積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する。相関Ｘの最大値が所定の値未満の場合、積分時間設定部１１３は相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきｙを設定し、遅延時間推定部１１１は積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力する。一方、相関Ｘの最大値が所定の値以上の場合、遅延時間推定部１１１は相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する。
【解決手段】積分処理部１１８は、符号系列の組み合わせを用いて変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成し、遅延信号とＧＰＳ信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する。相関値レベル判定部１１２は積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する。相関Ｘの最大値が所定の値未満の場合、積分時間設定部１１３は相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきｙを設定し、遅延時間推定部１１１は積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力する。一方、相関Ｘの最大値が所定の値以上の場合、遅延時間推定部１１１は相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遅延時間推定装置及び測位装置及び遅延時間推定方法に関するものである。本発明は、特に、衛星からのＧＰＳ（全地球測位システム）信号を受信して受信位置を正確に検出するＧＰＳ測位装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＧＰＳ測位装置において、衛星からのＧＰＳ信号はオープンスカイの環境に受信アンテナを設置した本部サーバと、当該本部サーバと有線又は無線の通信媒体を介して接続されたＧＰＳ端末によって受信される。一方、ＧＰＳ端末はＧＰＳ信号の受信電界が良好であれば自らＧＰＳ信号から航法データを抽出し、受信電界が良好でなければ本部サーバから必要な航法データを受け取る。そして、ＧＰＳ端末はＧＰＳ信号系列（Ｃ／Ａコード）を任意の位置で航法データの長さで分断し、各分断したＣ／Ａコードの同一ビット位置の値を累積加算し、この累積加算結果を自己が検出した航法データあるいは本部サーバから受け取った航法データに基づいて極性を合わせて加算することで積み上げる（以下、この演算操作をコヒーレント積分と呼ぶ）。さらに、ＧＰＳ端末はこの加算結果とＧＰＳ端末自身が有する全衛星のＣ／Ａコードとの間で相関計算を行い、相関値が最大になる点を加算開始位置として求め、Ｃ／Ａコードを加算することにより擬似距離を算出する。この擬似距離と上記抽出した航法データとによって位置計算を行う。このように、従来のＧＰＳ測位装置では、受信電界が弱い場合には外部から航法データを取得してコヒーレント積分を行う。これにより、弱いＧＰＳ受信波しか受信できない室内のような環境でも測位が可能になる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他のＧＰＳ測位装置において、衛星からのＧＰＳ信号を受信して増幅および復調を行う受信手段と、この受信手段によって復調された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、符号系列の全ての組み合わせを生成するコード生成手段と、前記衛星に対応するスペクトル拡散コードを発生するスペクトル拡散コード発生手段と、前記符号系列によって前記第１のスペクトル拡散コードを変調する乗算手段と、この乗算手段により変調されたスペクトル拡散コードを時間長０から前記符号系列の１ビットに相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延手段と、この遅延手段によって生成された遅延信号と前記Ａ／Ｄ変換手段によってＡ／Ｄ変換された信号との相関処理を行う相関処理手段と、前記相関処理の結果の中で最大の相関値に対応する遅延時間を出力する遅延時間推定手段と、この遅延時間推定手段から出力された遅延時間に基づいて対応する衛星と自分との距離を算出し、この距離に基づき自分の現在の位置を算出する測位計算手段とが備えられている。このように、ＧＰＳ測位装置に航法データ系列の全ての組み合わせを自動生成する手段と、上記従来のＧＰＳ測位装置に準じるようなコヒーレント積分を実行する手段を設けて、ＧＰＳ信号の受信感度が弱い室内であっても、外部から航法データを取得することなく、高感度のＧＰＳ測位を実現することができる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４９９３５号公報（第７頁、図１）
【特許文献２】特開２００５−３２１３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のＧＰＳ測位装置では、高感度のＧＰＳ測位を実現するために航法データを別途無線データリンクなどを通じて外部のインフラ側から受信する必要がある。このため、例えば、無線データリンクが確実に接続できる範囲でしか高感度測位が実現できないという課題があった。また、データリンク、航法データ観測のためのインフラ構築、又はインフラサービス利用に、別途コストがかかるという課題もあった。さらには、ＧＰＳ測位装置に、無線データリンク受信機やアンテナを別途装着する必要があり、測位装置が大型かつ重くなって携帯に不便となったり、装置コストが高くなったり、消費電力増大による電池交換頻度が増えたりするという課題があった。
【０００５】
上記他のＧＰＳ測位装置は、これらの課題を解決するものであったが、さらに高感度測位のための演算における処理効率を向上させる必要性があった。
【０００６】
本発明は、例えば、高感度測位のための演算における処理効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る遅延時間推定装置は、
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
符号系列の組み合わせを生成し、生成した符号系列を用いて前記測位衛星に対応する拡散コードを変調し、変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成し、生成した遅延信号と前記データ記憶部により記憶された航法信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する積分処理部と、
前記積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として前記積分処理部に相関Ｘを算出させ、前記相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する相関値レベル判定部と、
前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として前記積分処理部に相関Ｙを算出させ、前記相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値以上であると判定された場合には、前記相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、遅延時間推定装置において、相関値レベル判定部が、積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定し、遅延時間推定部が、相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として積分処理部に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、相関Ｘの最大値が所定の値以上であると判定された場合には、相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるＧＰＳ測位装置の構成を説明するブロック図である。
【００１１】
図１において、ＧＰＳ測位装置１０１（測位装置の一例）はＧＰＳ衛星（測位衛星の一例）を利用した測位を行う。ＧＰＳ測位装置１０１は、ＧＰＳアンテナ１０２、受信部１０３、Ａ／Ｄ変換部１０４（アナログ／デジタル変換部）、遅延時間推定装置１１７、測位計算部１１４、表示部１１５を備える。ＧＰＳアンテナ１０２はＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号（航法信号の一例）を受信し、受信部１０３はこのＧＰＳアンテナ１０２で受信したＧＰＳ信号の増幅や復調などを行う。Ａ／Ｄ変換部１０４は受信部１０３からのアナログデータをデジタルデータに変換（Ａ／Ｄ変換）する。遅延時間推定装置１１７は、Ａ／Ｄ変換されたＧＰＳ信号のデータから遅延時間を推定し、この遅延時間を測位計算部１１４に送る。測位計算部１１４は遅延時間推定装置１１７から送られてきた遅延時間から衛星との擬似距離を計算し、この擬似距離を基に現在位置を計算する。表示部１１５は測位計算部１１４によって計算された現在の位置から現在地を表示する。
【００１２】
遅延時間推定装置１１７は、データ記憶部１０５、積分処理部１１８、遅延時間推定部１１１、相関値レベル判定部１１２、積分時間設定部１１３、利得情報記憶部１１６を備える。データ記憶部１０５はＡ／Ｄ変換部１０４によりＡ／Ｄ変換されたデータを記憶する。積分処理部１１８は、符号系列の組み合わせを生成し、生成した符号系列を用いてＧＰＳ衛星に対応する拡散コードを変調する。そして、変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号（このときの遅延時間をτで表す）を生成し、生成した遅延信号とデータ記憶部１０５により記憶されたＧＰＳ信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する。ここで、積分演算とは前述したコヒーレント積分のことであるが、積分時間がＣ／Ａコード１個分（１ミリ秒）の場合も含むものとする。相関値レベル判定部１１２は積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する。ｘ＝１ミリ秒又は数ミリ秒が望ましい。詳細については後述するが、例えば積分時間ｔ＝１ミリ秒とした場合、積分処理部１１８は符号系列の組み合わせとして、“０”と“１”の少なくともいずれかを生成し（符号が１個の場合も符号系列というものとする）、生成した符号系列のそれぞれについて積分演算をして相関Ｘを算出する。そして、相関値レベル判定部１１２はこの相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する。積分時間設定部１１３は、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきコヒーレント積分する時間ｙを設定する。このとき、積分時間設定部１１３は予め利得情報記憶部１１６に記憶されているテーブル（このテーブルにはｙの値と利得との対応関係を示す利得情報が記憶されている）から最大相関値に対応したコヒーレント積分する時間を設定してもよい（相関Ｘの最大値から所定の値を達成するために必要な利得を求め、その利得に対応するｙの値を得る）。遅延時間推定部１１１は、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが最大値となる遅延時間τを遅延時間τｍａｘとして出力する。例えばｙ＝８０ミリ秒と設定された場合、積分時間ｔ＝８０ミリ秒となり、積分処理部１１８は８０ミリ秒に相当する８０個の符号からなる符号系列の組み合わせ（例えば、“０００‥‥００”、“０００‥‥０１”）を生成し、生成した符号系列のそれぞれについて積分演算をして相関Ｙを算出する。そして、遅延時間推定部１１１はこの相関Ｙが最大値となる遅延時間τｍａｘを出力する。一方、遅延時間推定部１１１は、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値以上であると判定された場合には、相関Ｘが最大値となる遅延時間τを遅延時間τｍａｘとして出力する。
【００１３】
本実施の形態では、相関値レベル判定部１１２が相関Ｘの最大値が所定の値「未満」であるかを判定するが、相関値レベル判定部１１２が相関Ｘの最大値が所定の値「以下」であるかを判定してもよい。この場合、積分時間設定部１１３は、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値以下であると判定された場合にｙを設定し、遅延時間推定部１１１は積分時間ｔ＝ｙとして積分処理部１１８に相関Ｙを算出させる。また、本実施の形態では、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、積分時間設定部１１３が相関Ｘの「最大値と所定の値との差に基づき」ｙを設定するが、遅延時間推定部１１１が「任意の」ｙを設定してもよい（例えば、ｙは予め決められた固定値であってもよい）。また、本実施の形態では、遅延時間推定部１１１が相関Ｘ又はＹが「最大値」となる遅延時間τｍａｘを出力するが、遅延時間推定部１１１が積分時間ｔ＝ｙとして積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが「所定の値以上」となる遅延時間を出力してもよい。この場合、積分時間設定部１１３は積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきｙの値を設定する。
【００１４】
積分処理部１１８には、符号系列生成部１０６（コード生成部）、拡散コード生成部１０７（スペクトル拡散コード発生部）、乗算部１０８、遅延部１０９が含まれる。符号系列生成部１０６は符号系列の全ての組み合わせパターン（後述するように、全ての組み合わせでなくてもよい）を生成する。この符号系列は１個以上の符号からなる。拡散コード生成部１０７は上記ＧＰＳ衛星に対応する（衛星ごとの）スペクトル拡散コード（スペクトラム拡散コード）を生成する。乗算部１０８は符号系列生成部１０６が生成した符号系列と拡散コード生成部１０７が生成したスペクトル拡散コードを乗算する。即ち、乗算部１０８は符号系列生成部１０６が生成した符号系列を用いて拡散コード生成部１０７が生成した拡散コードを変調する。遅延部１０９は乗算部１０８により処理されたスペクトル拡散コードを遅延時間τだけ遅延させる。即ち、遅延部１０９は乗算部１０８により変調された拡散コードを時間長０から符号系列の１個の符号に相当する時間長（１ミリ秒＝１０２３チップ）まで所定の時間単位（１チップ）で順次遅延させた遅延信号を生成する。相関処理部１１０はデータ記憶部１０５に保持されているＧＰＳ受信信号と遅延部１０９で処理されたスペクトル拡散コード（遅延信号）との相関処理（相関を算出する処理）を行う。遅延時間推定部１１１は相関処理部１１０から送られてきた相関処理の結果（相関Ｘ）と遅延時間τを保持し相関処理の結果が最大となる遅延時間τｍａｘを算出する。相関値レベル判定部１１２はこの相関処理結果の中の最大相関値が所定の値より高いかもしくは同じ又は低いかを判定する。積分時間設定部１１３は相関値レベル判定部１１２で最大相関値が所定の値より低いと判定されたときに、予め利得情報記憶部１１６に記憶されているテーブルから最大相関値に対応したコヒーレント積分する時間ｙを設定する。そして、相関Ｘを算出する処理と同様に、遅延時間推定部１１１は相関処理部１１０から送られてきた相関処理の結果（相関Ｙ）と遅延時間τを保持し相関処理の結果が最大となる遅延時間τｍａｘを算出する。
【００１５】
なお、図１には記載されていないが、このＧＰＳ測位装置１０１を全体的に制御する制御部があり、データ記憶部１０５、符号系列生成部１０６、拡散コード生成部１０７、乗算部１０８、遅延部１０９、相関処理部１１０、遅延時間推定部１１１、相関値レベル判定部１１２、積分時間設定部１１３、測位計算部１１４、表示部１１５、利得情報記憶部１１６とシステムバスなどを介して接続されており、これらの各部を制御する。この制御部の一例として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）やＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ・Ｅｒａｓａｂｌｅ・Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ・Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）などに格納した制御用プログラムにより計算機のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｓｉｇｎａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を動作させるようにしてもよい。ただし、以下においては説明を簡潔にするために、データ記憶部１０５、符号系列生成部１０６などの各部が自らデータ処理を実行するものとする。
【００１６】
また、上述の表示部１１５は、例えばＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ・Ｒａｙ・Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、液晶パネルなどであるが、プリンタ装置、外部記憶装置、他の信号処理装置、他の演算装置などへの出力を行う通信ボードなどの他の出力部であってもよい。また、上述のデータ記憶部１０５や利得情報記憶部１１６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリでもよいし、ＲＯＭ、ＦＤＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ・Ｄｉｓｃ・Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク装置などの不揮発性メモリでもよい。また、ＧＰＳ測位装置１０１は、外部から情報、信号、データなどを入力するキーボード（Ｋ／Ｂ）、マウス、通信ボードなどの入力部を備えていてもよい。
【００１７】
ＲＯＭや磁気ディスク装置などの不揮発性メモリには、オペレーティングシステム（ＯＳ）、プログラム群、ファイル群が記憶されている。プログラム群のプログラムは、ＣＰＵ、オペレーティングシステム、ウィンドウシステムにより実行される。プログラム群には、本実施の形態の説明において「〜部」、「〜手段」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵにより読み出され実行される。また、ファイル群には、本実施の形態の説明において、「〜データ」、「〜情報」、「〜ＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」、「〜フラグ」、「〜結果」として説明するデータや情報や信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」の各項目として記憶されている。「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」は、ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶されたデータや情報や信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵによりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・制御・出力・印刷・表示などのＣＰＵの処理（動作）に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・制御・出力・印刷・表示などのＣＰＵの処理中、データや情報や信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００１８】
また、本実施の形態の説明において説明するブロック図やフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号は、ＲＡＭなどのメモリ、ＦＤＤのフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤＤのコンパクトディスク（ＣＤ）、磁気ディスク装置の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク（ＭＤ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記録される。また、データや信号は、バスや信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００１９】
また、本実施の形態の説明において「〜部」、「〜手段」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」、「〜手段」として説明するものは、ＲＯＭに記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。あるいは、ソフトウェアのみ、あるいは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどの記録媒体に記憶される。このプログラムはＣＰＵにより読み出され、ＣＰＵにより実行される。即ち、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」、「〜手段」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」、「〜手段」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００２０】
次に全体の動作について説明する。図２は、ＧＰＳ測位装置１０１の動作（図示しない制御部によって実行される処理プログラム）を示す概略のフローチャートである。前述したように、このプログラムは制御部のＲＯＭなどのメモリに予め記憶されていてもよいが、プログラム自体を装置とは独立に存在するものとし、ＦＤやＣＤなどの外部記憶媒体、又はインターネットなどの通信回線を介して、書き込み可能なメモリにインストールするようにしてもよい。この場合には、ＧＰＳ測位装置１０１のプログラムの発明として成立する。
【００２１】
ＧＰＳ測位装置１０１では、まず受信ステップにおいて、ＧＰＳアンテナ１０２がＧＰＳ信号を受信し、受信部１０３が増幅や周波数の変換などの処理を行った後、Ａ／Ｄ変換ステップにおいて、Ａ／Ｄ変換部１０４がＡ／Ｄ変換を行ってデジタルデータに変換する（ステップＳ１０１）。データ記憶ステップにおいて、Ａ／Ｄ変換されたデータはデータ記憶部１０５に記録される（ステップＳ１０２）。
【００２２】
１ミリ秒の長さのデータがデータ記憶部１０５に記録されると、符号系列生成ステップにおいて、符号系列生成部１０６は１ミリ秒の長さの符号系列を生成し乗算部１０８に送る（ステップＳ１０３）。拡散コード生成ステップにおいて、拡散コード生成部１０７は衛星ごとのスペクトル拡散コードを生成し、乗算ステップにおいて、乗算部１０８は、拡散コード生成部１０７から衛星ごとのスペクトル拡散コードを取得し、符号系列生成部１０６から送られてきた符号系列によって変調し、変調されたスペクトル拡散コードを遅延部１０９に送る（ステップＳ１０４）。
【００２３】
遅延ステップにおいて、遅延部１０９は、乗算部１０８によって変調されたスペクトル拡散コードを、時間τだけ遅延させて相関処理部１１０に送る（ステップＳ１０５）。相関処理ステップにおいて、相関処理部１１０は、データ記憶部１０５からＧＰＳ受信信号を読み出し、遅延部１０９から送られてきた時間τだけ遅延されたスペクトル拡散コードとの相関処理を行い、演算結果を遅延時間推定部１１１に送る。遅延時間推定部１１１は、送られてきた相関処理の結果と対応する遅延時間τを内部に保持する（ステップＳ１０６）。
【００２４】
遅延部１０９は、変調されたスペクトル拡散コードを時間長０から符号系列の１コードに相当する最大時間長さの遅延信号に関しての相関演算が処理されるまで、時間τずつ遅延されたスペクトル拡散コードを順次生成する（ステップＳ１０７）。また、符号系列生成部１０６は符号系列の全ての組み合わせに関しての相関演算が処理されるまで、符号系列を順次生成する（ステップＳ１０８）。これらの全ての組み合わせに関して、相関処理部１１０は相関演算処理を行う。
【００２５】
相関値レベル判定ステップにおいて、相関値レベル判定部１１２は１ミリ秒の相関（相関Ｘ）の最大値が上記所定の値より高いかもしくは同じ又は低いかを判定する。相関の最大値が上記所定の値より高いかもしくは同じときは、ステップＳ１１０の処理へ進む。一方、１ミリ秒の相関の最大値が上記所定の値より低いときは、積分時間設定部１１３へ１ミリ秒の相関の最大値を送り、後述する図７のステップＳ２０１の処理へ進む（ステップＳ１０９）。
【００２６】
遅延時間推定ステップにおいて、遅延時間推定部１１１は、算出された全ての相関処理結果（相関Ｘ）の中から最大値を選び、その値に対応する遅延時間をτｍａｘとして測位計算部１１４へ送る（ステップＳ１１０）。測位計算ステップにおいて、測位計算部１１４は、遅延時間τｍａｘから対応するＧＰＳ衛星とＧＰＳ測位装置１０１の擬似距離を算出する。ＧＰＳ測位装置１０１の制御部は、上記と同様の処理を繰り返すことにより、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ測位装置１０１までの距離を求める。これらの距離情報から、ＧＰＳ測位装置１０１の現在位置を算出する（ステップＳ１１１）。
【００２７】
表示ステップにおいて、表示部１１５は測位計算部１１４で算出された現在位置を出力し、現在位置を表示する（ステップＳ１１２）。ＧＰＳ測位装置１０１は、以上の動作によりＧＰＳ衛星を利用した位置測定を行う。
【００２８】
次に、符号系列生成部１０６、拡散コード生成部１０７、乗算部１０８、遅延部１０９相関処理部１１０、遅延時間推定部１１１の動作について説明する。図３は、ＧＰＳ信号のフォーマットを表したものである。
【００２９】
ＧＰＳ信号は、図３のように任意の航法データビットＢｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）に対して内部が１０２３チップのスペクトル拡散変調された周期１ミリ秒のコード（以下、スペクトル拡散コードＣ（ｉ，１），Ｃ（ｉ，２），・・・，Ｃ（ｉ，２０）として示す）単位で、航法データの１ビット分のＢｉを形成している。したがって、スペクトル拡散コードＣ（ｉ，１），Ｃ（ｉ，２），・・・，Ｃ（ｉ，２０）は全て“１”又は全て“０”のいずれかである。また、図３のＢｉ、Ｃ（ｉ，１），Ｃ（ｉ，２），・・・，Ｃ（ｉ，２０）の“１”又は“０”の記号はそれぞれπ又は０位相変調されていることを意味する。なお、Ｂ１〜Ｂｎの航法データビット列にはＧＰＳ衛星位置などの航法メッセージが書き込まれている。また、１ミリ秒＝１周期のスペクトル拡散コードの中に１０２３チップのデータがあり、１チップは“１”もしくは“０”の信号である。実際のＧＰＳ信号の処理では、１０２３チップのデータを取得する際に標本化の定理より２倍以上のサンプリング周波数でデータを標本化する。以下では、単純化のためチップ単位を基準に説明を行うこととし、１チップ＝“０”又は“１”として扱うものとする。
【００３０】
ここでは、１ミリ秒（スペクトラム拡散コード１個分）のデータサイズについて説明する。図４は、本発明の実施の形態１における１ミリ秒のＧＰＳ受信信号と生成されるコードとの相関処理の方法を示したものである。データ記憶部１０５は、ＧＰＳ信号を保存する。このとき、処理するデータサイズより１ミリ秒だけ長い、２ミリ秒のＧＰＳ信号が記録された時点で、相関演算の処理が開始される。ここで、２ミリ秒にしているのは、途切れのないＣ／Ａコードを周波数シフトさせて相関演算を行う際に有効であるためである。
【００３１】
符号系列生成部１０６は、図４のＣ１のような１コードの符号系列を生成する。
【００３２】
次に、乗算部１０８は、拡散コード生成部１０７から１ミリ秒の長さのスペクトル拡散コードを取り出し符号系列生成部１０６で生成した符号系列Ｃ１で位相変調を行う。Ｃｎの値が“１”の場合はπ位相変調を行い、“０”の場合は０位相変調を行う。
【００３３】
次に、遅延部１０９は、乗算部１０８が作成したスペクトル拡散コードを遅延時間τだけシフトする。ここでは、単純に遅延時間τは１チップ単位（１／１０２３ミリ秒）の長さとして、０秒から１０２２／１０２３ミリ秒までの値とする。このとき、遅延部１０９は１チップずつ１０２２回シフトを行う。
【００３４】
相関処理部１１０は、データ記憶部１０５に記録されている２ミリ秒の長さのＧＰＳ受信データを取り出す。次に、遅延部１０９から送られてくる１ミリ秒のスペクトル拡散コードとこのスペクトル拡散コードに対応するＧＰＳ受信信号の領域との相関処理を行う。遅延時間推定部１１１は、相関処理部１１０の結果とそれに対応する遅延時間τを記録する。
【００３５】
相関処理部１１０は、符号系列の全ての組み合わせと０〜１０２２／１０２３ミリ秒の遅延時間τとの全ての組み合わせに対して相関処理を行う。相関値レベル判定部１１２は、この相関処理結果（相関Ｘ）の中の最大相関値が所定の値より高いかもしくは同じ又は低いかを判定する。所定の値より高いかもしくは同じ場合は、遅延時間推定部１１１は、相関値が最大となったときの遅延時間τをτｍａｘとして測位計算部１１４へ送る。
【００３６】
ここで上記「所定の値」について説明する。例えばオープンスカイの環境にある場合に相関処理前の受信信号電力は一般的に−１３０［ｄＢｍ］程度である。また、ＧＰＳ受信機の帯域幅が８ＭＨｚの場合、１ミリ秒相関処理後の利得は雑音帯域幅が８ＭＨｚから１ＫＨｚに制限されるため以下の値となる。
１ミリ秒相関処理による利得＝１０×ｌｏｇ（８×１０６÷１０３）＝３９［ｄＢ］
また、１ミリ秒相関処理後のピーク値対ノイズ値（以下、Ｐ／Ｎと記す）は１７［ｄＢ］程度であり、このときの１ミリ秒相関処理後の雑音電力は以下の値となる。
１ミリ秒相関処理後の雑音電力＝−１３０＋３９−１７＝−１０８［ｄＢｍ］
例えば、上記雑音電力のときに必要となるＰ／Ｎ＝１７［ｄＢ］となる値を所定の値とする。図５に受信信号電力、雑音電力、相関演算後のピークレベルの関係を示す。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態１におけるコヒーレント積分の積分時間と積分処理利得の関係の一例を示す図である。
【００３８】
相関値レベル判定部１１２は、相関処理部１１０による相関処理の結果（相関Ｘ）の中の最大相関値が所定の値より低い場合は、積分時間設定部１１３へ相関値を送る。積分時間設定部１１３は、予め内部にあるテーブルから積分処理利得に対応した後述のコヒーレント積分する時間ｔを設定する。このテーブルには図６に示すような必要な利得を稼ぐための積分時間との関係を記録したデータ（利得情報）を持っており、所定の値と相関値との差の利得に応じて積分時間の決定できるようにしている。例えば、室内などにおいて受信信号電力が−１５０［ｄＢｍ］の場合の雑音電力は、−１２８［ｄＢｍ］となるので、上記所定の値のＰ／Ｎにするためには、２０ｄＢの利得が必要となる。そのときには、図６に示すように８０ミリ秒の積分時間を設定して所定のＰ／Ｎになるようにする。なお、図６では、相関値の代わりにコヒーレント積分処理による相対的な利得増加を縦軸に表しているが、これは積分時間による相関値の増加を表しているのと同じである。また、ＧＰＳ受信機の帯域が異なる場合は、雑音帯域幅による１ミリ秒相関処理後の利得が異なるため、所定の値となるＰ／Ｎは異なる値となる。また、所定の値として、より高い利得が得られる積分時間を設定してもよい（ただし、処理のリアルタイム性とのトレードオフになる）。
【００３９】
ここで設定された積分時間ｔは、データ記憶部１０５、符号系列生成部１０６、乗算部１０８、相関処理部１１０へ送られ、積分時間に相当するデータサイズの処理が行われる。
【００４０】
図７は、積分時間ｔに相当するデータサイズの処理を行う際のＧＰＳ測位装置１０１の動作（図示しない制御部によって実行される処理プログラム）を示す概略のフローチャートである。図２に示すステップＳ１０９において、相関値レベル判定部１１２が１ミリ秒の相関（相関Ｘ）の最大値が所定の値より低いと判定したときに、図７の処理フローが開始される。
【００４１】
相関値レベル判定部１１２は、１ミリ秒の相関の最大値が上記所定の値より低いときは、積分時間設定部１１３へ１ミリ秒の相関の最大値を送る。積分時間設定ステップにおいて、積分時間設定部１１３は１ミリ秒の相関の最大値と所定の値の差を算出し（ステップＳ２０１）、例えば図６に示した利得情報（利得とその利得に対応する積分時間との複数の組み合わせ）を保持するテーブルを基に、その差に相当する積分処理利得を得るために必要となる積分時間ｔを設定する（ステップＳ２０２）。データ記憶ステップにおいて、ここで設定された積分時間に対応したデータがデータ記憶部１０５へ記録される（ステップＳ２０３）。次に符号系列生成ステップにおいて、符号系列生成部１０６は積分時間に対応した符号系列を生成し、乗算部１０８へ送る（ステップＳ２０４）。
【００４２】
拡散コード生成ステップにおいて、拡散コード生成部１０７は衛星ごとのスペクトル拡散コードを生成し、乗算ステップにおいて、乗算部１０８は、拡散コード生成部１０７から衛星ごとのスペクトル拡散コードを取得し、符号系列生成部１０６から送られてきた符号系列によって変調し、変調されたスペクトル拡散コードを遅延部１０９に送る（ステップＳ２０５）。
【００４３】
遅延ステップにおいて、遅延部１０９は、乗算部１０８によって変調されたスペクトル拡散コードを、時間τだけ遅延させて相関処理部１１０に送る（ステップＳ２０６）。相関処理ステップにおいて、相関処理部１１０は、データ記憶部１０５からＧＰＳ受信信号を読み出し、遅延部１０９から送られてきた時間τだけ遅延されたスペクトル拡散コードとの相関処理を行い、演算結果と対応する遅延時間τを内部に保持する（ステップＳ２０７）。
【００４４】
遅延部１０９は、変調されたスペクトル拡散コードを時間長０から符号系列の１コードに相当する最大時間長さの遅延信号に関しての相関演算が処理されるまで、時間τずつ遅延されたスペクトル拡散コードを順次生成する（ステップＳ２０８）。また、符号系列生成部１０６は、符号系列の全ての組み合わせに関しての相関演算が処理されるまで、符号系列を順次生成する（ステップＳ２０９）。これらの全ての組み合わせに関して、相関処理部１１０は相関演算処理を行う。
【００４５】
遅延時間推定ステップにおいて、遅延時間推定部１１１は、算出された全ての相関処理結果（相関Ｙ）から最大値を選び、その値に対応する遅延時間をτｍａｘとして測位計算部１１４へ送る（ステップＳ２１０）。測位計算ステップにおいて、測位計算部１１４は、遅延時間τｍａｘから対応するＧＰＳ衛星とＧＰＳ測位装置１０１の擬似距離を算出する。上記と同様の処理を繰り返すことにより、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ測位装置１０１までの距離を求める。これらの距離情報から、ＧＰＳ測位装置１０１の現在位置を算出する（ステップＳ２１１）。
【００４６】
表示ステップにおいて、表示部１１５は測位計算部１１４で算出された現在位置を出力し、現在地を表示する（ステップＳ２１２）。ＧＰＳ測位装置１０１は、以上の動作によりＧＰＳ衛星を利用した位置測定を行う。
【００４７】
次にコヒーレント積分を行う場合のＧＰＳ測位装置１０１の詳細な動作について説明する。ここでは、積分時間設定部１１３により、積分時間ｔが８０ミリ秒に設定されたとして、８０ミリ秒（スペクトル拡散コード８０個分）のデータサイズを例に説明する。図８は、本発明の実施の形態１における８０ミリ秒のコヒーレント積分実行時のＧＰＳ受信信号と生成されるコードとの相関処理の方法を示したものである。データ記憶部１０５がＧＰＳ信号を保存するとき、処理するデータサイズより１ミリ秒だけ長い、８１ミリ秒のＧＰＳ信号が記録された時点で、相関演算の処理が開始される。
【００４８】
符号系列生成部１０６は、図８のＣ１〜Ｃ８０のような８０個のコードの符号系列を生成する。このとき、従来技術と同様に、符号系列生成部１０６は全てのコードを生成する必要はない（先に説明したように、全てのコードを生成してもよい）。例えば、符号系列生成部１０６は、全てのコードが“０”の“０００・・・００”という８０個のコードから最初のコードのみ“０”で他は全て“１”の“０１１・・・１１”という８０個のコードまでの全てのコードを生成する。一方、最初のコードが“１”である“１００‥‥００”から“１１１‥‥１１”のコードは生成しない。これは、これらのコードから得られるコヒーレント積分の結果が、これらのコードの位相反転（ビット反転）したコードで行うコヒーレント積分の結果と極性が逆なだけで全く等価であるため、相関処理では不要となるからである。
【００４９】
次に、乗算部１０８は、拡散コード生成部１０７から１ミリ秒の長さのスペクトル拡散コードを取り出し、符号系列生成部１０６で生成した符号系列Ｃ１〜Ｃ８０で位相変調を行う。Ｃｎの値が“１”の場合はπ位相変調を行い、“０”の場合は０位相変調を行う。このようにして、８０ミリ秒の長さのスペクトル拡散コードを生成する。
【００５０】
次に、遅延部１０９は、乗算部１０８が作成したスペクトル拡散コードを遅延時間τだけシフトする。前述した１ミリ秒相関処理のときと同様に、ここでは、単純に遅延時間τは１チップ単位（１／１０２３ミリ秒）の長さとして、０秒から１０２２／１０２３ミリ秒までの値とする。このとき、遅延部１０９は１チップずつ１０２２回シフトを行う。
【００５１】
相関処理部１１０は、データ記憶部１０５に記録されている８１ミリ秒の長さのＧＰＳ受信データを取り出す。次に、遅延部１０９から逐次送られてくる８０ミリ秒のスペクトル拡散コードと、このスペクトル拡散コードに対応するＧＰＳ受信信号の領域との相関処理を行う。遅延時間推定部１１１は、相関処理部１１０の結果とそれに対応する遅延時間τを記録する。
【００５２】
相関処理部１１０は、符号系列の全ての組み合わせと０〜１０２２／１０２３ミリ秒の遅延時間τとの全ての組み合わせに対して相関処理を行う。遅延時間推定部１１１は、この相関処理の結果（相関Ｙ）の中で相関が最大となる遅延時間τをτｍａｘとして測位計算部１１４に送る。
【００５３】
以上のように、この実施の形態１によれば、符号系列生成部１０６によって、全ての組み合わせの符号系列から作られるスペクトル拡散コードに対して相関演算処理を行うことによりコヒーレント積分処理後に所定の値以上となったＧＰＳ信号との相関値が最大となる遅延時間τｍａｘを算出することが可能となり、精度の良い遅延時間を検知できるため、例えば、室内などにおける１ミリ秒の相関演算処理を行うことにより得られる所定の値より低いＧＰＳ信号であっても、自律で航法データの復号が可能となり、外部からの無線データリンクなどによる航法データを取得せずに、ＧＰＳによる測位が行えるという効果が得られる。また、外部から航法データを取得するためのアンテナ、受信装置などを必要としないため、装置の軽量化や製品のコスストダウンを図ることが可能になるという効果が得られる。また、受信感度に応じて、積分時間を設定するので、例えば室内から室外へ出た時などに起こる受信感度の急激な変化に対してリアルタイムに擬似距離を算出することができ、同時にリアルタイムに測位計算の結果を出力することができる。
【００５４】
本実施の形態に係る測位装置は、コヒーレント積分を実行することにより高感度ＧＰＳ測位を実現することができ、かつ、受信感度に応じた積分時間を設定できるので、衛星からのＧＰＳ信号を受信して受信位置を正確にかつリアルタイムに測位するＧＰＳ測位装置の分野において有用な技術である。
【００５５】
本実施の形態では、遅延時間推定装置１１７において、相関値レベル判定部１１２が、積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定し、遅延時間推定部１１１が、相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、相関Ｘの最大値が所定の値以上であると判定された場合には、相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理効率を向上させることが可能となる。
【００５６】
また、遅延時間推定装置１１７において、積分時間設定部１１３が、積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきｙ（ｘ＜ｙ）の値を設定し、遅延時間推定部１１１が、積分時間ｔ＝ｙとして積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが所定の値以上となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理のリアルタイム性を向上させることが可能となる。
【００５７】
また、遅延時間推定装置１１７において、相関値レベル判定部１１２が、符号系列生成部１０６によりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに相関処理部１１０により算出された相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定し、遅延時間推定部１１１が、相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、符号系列生成部１０６によりｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに相関処理部１１０により算出される相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、相関Ｘの最大値が所定の値以上であると判定された場合には、相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理効率を向上させることが可能となる。
【００５８】
また、遅延時間推定装置１１７において、積分時間設定部１１３が、符号系列生成部１０６によりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに相関処理部１１０により算出された相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）の値を設定し、符号系列生成部１０６によりｙ個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに相関処理部１１０により算出される相関Ｙが所定の値以上となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理のリアルタイム性を向上させることが可能となる。
【００５９】
また、遅延時間推定装置１１７において、利得情報記憶部１１６が、ｙの値と利得との対応関係を示す利得情報を予め記憶し、積分時間設定部１１３が、利得情報記憶部１１６に記憶された利得情報に基づき相関Ｘの最大値と所定の値との差に相当する利得と対応するｙの値を設定することにより、高感度測位のための演算における処理効率をさらに向上させることが可能となる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態で説明したＧＰＳ測位装置は、
衛星からのＧＰＳ信号を受信して増幅及び復調を行う受信部と、
この受信部によって復調された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
符号系列の全ての組み合わせを生成するコード生成部と、
前記衛星に対応するスペクトル拡散コードを発生するスペクトル拡散コード発生部と、
前記符号系列によって前記スペクトル拡散コードを変調する乗算部と、
この乗算部により変調されたスペクトル拡散コードを時間長０から前記符号系列の１ビットに相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延部と、
この遅延部によって生成された遅延信号と前記Ａ／Ｄ変換部によりＡ／Ｄ変換された信号との相関処理を行う相関処理部と、
この相関処理の結果の中で最大の相関値に対応する遅延時間を出力する遅延時間推定部と、
この相関処理結果の中の最大相関値が所定の値より高いか又は低いかを判定する相関値レベル判定部と、
この判定結果からコヒーレント積分の積分時間を決める積分時間設定部と、
前記遅延時間推定部から出力された遅延時間に基づいて対応する衛星と自分との擬似距離を算出し、
この擬似距離に基づき自分の位置を算出する測位計算部とを備えたことを特徴とする。
【００６１】
また、前記ＧＰＳ測位装置は、
前記積分時間設定部において、積分処理利得とコヒーレント積分の積分時間の関係を予めテーブルとして持つことを特徴とする。
【００６２】
また、前記ＧＰＳ測位装置は、
前記相関値レベル判定部において、最大相関値が所定の値より高い場合には前記積分処理部の処理をせずに前記相関処理部で得られた最大相関値を使用して遅延時間推定、擬似距離算出、位置計算の処理を実行することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＧＰＳ測位装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＧＰＳ測位装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＧＰＳ受信信号のフォーマットを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における１ミリ秒のＧＰＳ受信信号（Ｃ／Ａコード）と生成されるコードとの相関処理の方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における１ミリ秒相関処理時の受信信号電力、雑音電力、１ミリ秒相関処理後のピークレベルの関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるコヒーレント積分の積分時間と積分処理利得の関係の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における１ミリ秒相関処理結果の相関値の最大値が所定の値より低いときのＧＰＳ測位装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１における８０ミリ秒のコヒーレント積分実行時のＧＰＳ受信信号と生成されるコードとの相関処理の方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ ＧＰＳ測位装置、１０２ ＧＰＳアンテナ、１０３ 受信部、１０４ Ａ／Ｄ変換部、１０５ データ記憶部、１０６ 符号系列生成部、１０７ 拡散コード生成部、１０８ 乗算部、１０９ 遅延部、１１０ 相関処理部、１１１ 遅延時間推定部、１１２ 相関値レベル判定部、１１３ 積分時間設定部、１１４ 測位計算部、１１５ 表示部、１１６ 利得情報記憶部、１１７ 遅延時間推定装置、１１８ 積分処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遅延時間推定装置及び測位装置及び遅延時間推定方法に関するものである。本発明は、特に、衛星からのＧＰＳ（全地球測位システム）信号を受信して受信位置を正確に検出するＧＰＳ測位装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＧＰＳ測位装置において、衛星からのＧＰＳ信号はオープンスカイの環境に受信アンテナを設置した本部サーバと、当該本部サーバと有線又は無線の通信媒体を介して接続されたＧＰＳ端末によって受信される。一方、ＧＰＳ端末はＧＰＳ信号の受信電界が良好であれば自らＧＰＳ信号から航法データを抽出し、受信電界が良好でなければ本部サーバから必要な航法データを受け取る。そして、ＧＰＳ端末はＧＰＳ信号系列（Ｃ／Ａコード）を任意の位置で航法データの長さで分断し、各分断したＣ／Ａコードの同一ビット位置の値を累積加算し、この累積加算結果を自己が検出した航法データあるいは本部サーバから受け取った航法データに基づいて極性を合わせて加算することで積み上げる（以下、この演算操作をコヒーレント積分と呼ぶ）。さらに、ＧＰＳ端末はこの加算結果とＧＰＳ端末自身が有する全衛星のＣ／Ａコードとの間で相関計算を行い、相関値が最大になる点を加算開始位置として求め、Ｃ／Ａコードを加算することにより擬似距離を算出する。この擬似距離と上記抽出した航法データとによって位置計算を行う。このように、従来のＧＰＳ測位装置では、受信電界が弱い場合には外部から航法データを取得してコヒーレント積分を行う。これにより、弱いＧＰＳ受信波しか受信できない室内のような環境でも測位が可能になる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他のＧＰＳ測位装置において、衛星からのＧＰＳ信号を受信して増幅および復調を行う受信手段と、この受信手段によって復調された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、符号系列の全ての組み合わせを生成するコード生成手段と、前記衛星に対応するスペクトル拡散コードを発生するスペクトル拡散コード発生手段と、前記符号系列によって前記第１のスペクトル拡散コードを変調する乗算手段と、この乗算手段により変調されたスペクトル拡散コードを時間長０から前記符号系列の１ビットに相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延手段と、この遅延手段によって生成された遅延信号と前記Ａ／Ｄ変換手段によってＡ／Ｄ変換された信号との相関処理を行う相関処理手段と、前記相関処理の結果の中で最大の相関値に対応する遅延時間を出力する遅延時間推定手段と、この遅延時間推定手段から出力された遅延時間に基づいて対応する衛星と自分との距離を算出し、この距離に基づき自分の現在の位置を算出する測位計算手段とが備えられている。このように、ＧＰＳ測位装置に航法データ系列の全ての組み合わせを自動生成する手段と、上記従来のＧＰＳ測位装置に準じるようなコヒーレント積分を実行する手段を設けて、ＧＰＳ信号の受信感度が弱い室内であっても、外部から航法データを取得することなく、高感度のＧＰＳ測位を実現することができる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４９９３５号公報（第７頁、図１）
【特許文献２】特開２００５−３２１３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のＧＰＳ測位装置では、高感度のＧＰＳ測位を実現するために航法データを別途無線データリンクなどを通じて外部のインフラ側から受信する必要がある。このため、例えば、無線データリンクが確実に接続できる範囲でしか高感度測位が実現できないという課題があった。また、データリンク、航法データ観測のためのインフラ構築、又はインフラサービス利用に、別途コストがかかるという課題もあった。さらには、ＧＰＳ測位装置に、無線データリンク受信機やアンテナを別途装着する必要があり、測位装置が大型かつ重くなって携帯に不便となったり、装置コストが高くなったり、消費電力増大による電池交換頻度が増えたりするという課題があった。
【０００５】
上記他のＧＰＳ測位装置は、これらの課題を解決するものであったが、さらに高感度測位のための演算における処理効率を向上させる必要性があった。
【０００６】
本発明は、例えば、高感度測位のための演算における処理効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る遅延時間推定装置は、
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
符号系列の組み合わせを生成し、生成した符号系列を用いて前記測位衛星に対応する拡散コードを変調し、変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成し、生成した遅延信号と前記データ記憶部により記憶された航法信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する積分処理部と、
前記積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として前記積分処理部に相関Ｘを算出させ、前記相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する相関値レベル判定部と、
前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として前記積分処理部に相関Ｙを算出させ、前記相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値以上であると判定された場合には、前記相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、遅延時間推定装置において、相関値レベル判定部が、積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定し、遅延時間推定部が、相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として積分処理部に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、相関Ｘの最大値が所定の値以上であると判定された場合には、相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるＧＰＳ測位装置の構成を説明するブロック図である。
【００１１】
図１において、ＧＰＳ測位装置１０１（測位装置の一例）はＧＰＳ衛星（測位衛星の一例）を利用した測位を行う。ＧＰＳ測位装置１０１は、ＧＰＳアンテナ１０２、受信部１０３、Ａ／Ｄ変換部１０４（アナログ／デジタル変換部）、遅延時間推定装置１１７、測位計算部１１４、表示部１１５を備える。ＧＰＳアンテナ１０２はＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号（航法信号の一例）を受信し、受信部１０３はこのＧＰＳアンテナ１０２で受信したＧＰＳ信号の増幅や復調などを行う。Ａ／Ｄ変換部１０４は受信部１０３からのアナログデータをデジタルデータに変換（Ａ／Ｄ変換）する。遅延時間推定装置１１７は、Ａ／Ｄ変換されたＧＰＳ信号のデータから遅延時間を推定し、この遅延時間を測位計算部１１４に送る。測位計算部１１４は遅延時間推定装置１１７から送られてきた遅延時間から衛星との擬似距離を計算し、この擬似距離を基に現在位置を計算する。表示部１１５は測位計算部１１４によって計算された現在の位置から現在地を表示する。
【００１２】
遅延時間推定装置１１７は、データ記憶部１０５、積分処理部１１８、遅延時間推定部１１１、相関値レベル判定部１１２、積分時間設定部１１３、利得情報記憶部１１６を備える。データ記憶部１０５はＡ／Ｄ変換部１０４によりＡ／Ｄ変換されたデータを記憶する。積分処理部１１８は、符号系列の組み合わせを生成し、生成した符号系列を用いてＧＰＳ衛星に対応する拡散コードを変調する。そして、変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号（このときの遅延時間をτで表す）を生成し、生成した遅延信号とデータ記憶部１０５により記憶されたＧＰＳ信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する。ここで、積分演算とは前述したコヒーレント積分のことであるが、積分時間がＣ／Ａコード１個分（１ミリ秒）の場合も含むものとする。相関値レベル判定部１１２は積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する。ｘ＝１ミリ秒又は数ミリ秒が望ましい。詳細については後述するが、例えば積分時間ｔ＝１ミリ秒とした場合、積分処理部１１８は符号系列の組み合わせとして、“０”と“１”の少なくともいずれかを生成し（符号が１個の場合も符号系列というものとする）、生成した符号系列のそれぞれについて積分演算をして相関Ｘを算出する。そして、相関値レベル判定部１１２はこの相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する。積分時間設定部１１３は、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきコヒーレント積分する時間ｙを設定する。このとき、積分時間設定部１１３は予め利得情報記憶部１１６に記憶されているテーブル（このテーブルにはｙの値と利得との対応関係を示す利得情報が記憶されている）から最大相関値に対応したコヒーレント積分する時間を設定してもよい（相関Ｘの最大値から所定の値を達成するために必要な利得を求め、その利得に対応するｙの値を得る）。遅延時間推定部１１１は、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが最大値となる遅延時間τを遅延時間τｍａｘとして出力する。例えばｙ＝８０ミリ秒と設定された場合、積分時間ｔ＝８０ミリ秒となり、積分処理部１１８は８０ミリ秒に相当する８０個の符号からなる符号系列の組み合わせ（例えば、“０００‥‥００”、“０００‥‥０１”）を生成し、生成した符号系列のそれぞれについて積分演算をして相関Ｙを算出する。そして、遅延時間推定部１１１はこの相関Ｙが最大値となる遅延時間τｍａｘを出力する。一方、遅延時間推定部１１１は、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値以上であると判定された場合には、相関Ｘが最大値となる遅延時間τを遅延時間τｍａｘとして出力する。
【００１３】
本実施の形態では、相関値レベル判定部１１２が相関Ｘの最大値が所定の値「未満」であるかを判定するが、相関値レベル判定部１１２が相関Ｘの最大値が所定の値「以下」であるかを判定してもよい。この場合、積分時間設定部１１３は、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値以下であると判定された場合にｙを設定し、遅延時間推定部１１１は積分時間ｔ＝ｙとして積分処理部１１８に相関Ｙを算出させる。また、本実施の形態では、相関値レベル判定部１１２により相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、積分時間設定部１１３が相関Ｘの「最大値と所定の値との差に基づき」ｙを設定するが、遅延時間推定部１１１が「任意の」ｙを設定してもよい（例えば、ｙは予め決められた固定値であってもよい）。また、本実施の形態では、遅延時間推定部１１１が相関Ｘ又はＹが「最大値」となる遅延時間τｍａｘを出力するが、遅延時間推定部１１１が積分時間ｔ＝ｙとして積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが「所定の値以上」となる遅延時間を出力してもよい。この場合、積分時間設定部１１３は積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきｙの値を設定する。
【００１４】
積分処理部１１８には、符号系列生成部１０６（コード生成部）、拡散コード生成部１０７（スペクトル拡散コード発生部）、乗算部１０８、遅延部１０９が含まれる。符号系列生成部１０６は符号系列の全ての組み合わせパターン（後述するように、全ての組み合わせでなくてもよい）を生成する。この符号系列は１個以上の符号からなる。拡散コード生成部１０７は上記ＧＰＳ衛星に対応する（衛星ごとの）スペクトル拡散コード（スペクトラム拡散コード）を生成する。乗算部１０８は符号系列生成部１０６が生成した符号系列と拡散コード生成部１０７が生成したスペクトル拡散コードを乗算する。即ち、乗算部１０８は符号系列生成部１０６が生成した符号系列を用いて拡散コード生成部１０７が生成した拡散コードを変調する。遅延部１０９は乗算部１０８により処理されたスペクトル拡散コードを遅延時間τだけ遅延させる。即ち、遅延部１０９は乗算部１０８により変調された拡散コードを時間長０から符号系列の１個の符号に相当する時間長（１ミリ秒＝１０２３チップ）まで所定の時間単位（１チップ）で順次遅延させた遅延信号を生成する。相関処理部１１０はデータ記憶部１０５に保持されているＧＰＳ受信信号と遅延部１０９で処理されたスペクトル拡散コード（遅延信号）との相関処理（相関を算出する処理）を行う。遅延時間推定部１１１は相関処理部１１０から送られてきた相関処理の結果（相関Ｘ）と遅延時間τを保持し相関処理の結果が最大となる遅延時間τｍａｘを算出する。相関値レベル判定部１１２はこの相関処理結果の中の最大相関値が所定の値より高いかもしくは同じ又は低いかを判定する。積分時間設定部１１３は相関値レベル判定部１１２で最大相関値が所定の値より低いと判定されたときに、予め利得情報記憶部１１６に記憶されているテーブルから最大相関値に対応したコヒーレント積分する時間ｙを設定する。そして、相関Ｘを算出する処理と同様に、遅延時間推定部１１１は相関処理部１１０から送られてきた相関処理の結果（相関Ｙ）と遅延時間τを保持し相関処理の結果が最大となる遅延時間τｍａｘを算出する。
【００１５】
なお、図１には記載されていないが、このＧＰＳ測位装置１０１を全体的に制御する制御部があり、データ記憶部１０５、符号系列生成部１０６、拡散コード生成部１０７、乗算部１０８、遅延部１０９、相関処理部１１０、遅延時間推定部１１１、相関値レベル判定部１１２、積分時間設定部１１３、測位計算部１１４、表示部１１５、利得情報記憶部１１６とシステムバスなどを介して接続されており、これらの各部を制御する。この制御部の一例として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）やＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ・Ｅｒａｓａｂｌｅ・Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ・Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）などに格納した制御用プログラムにより計算機のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｓｉｇｎａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を動作させるようにしてもよい。ただし、以下においては説明を簡潔にするために、データ記憶部１０５、符号系列生成部１０６などの各部が自らデータ処理を実行するものとする。
【００１６】
また、上述の表示部１１５は、例えばＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ・Ｒａｙ・Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、液晶パネルなどであるが、プリンタ装置、外部記憶装置、他の信号処理装置、他の演算装置などへの出力を行う通信ボードなどの他の出力部であってもよい。また、上述のデータ記憶部１０５や利得情報記憶部１１６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリでもよいし、ＲＯＭ、ＦＤＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ・Ｄｉｓｃ・Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク装置などの不揮発性メモリでもよい。また、ＧＰＳ測位装置１０１は、外部から情報、信号、データなどを入力するキーボード（Ｋ／Ｂ）、マウス、通信ボードなどの入力部を備えていてもよい。
【００１７】
ＲＯＭや磁気ディスク装置などの不揮発性メモリには、オペレーティングシステム（ＯＳ）、プログラム群、ファイル群が記憶されている。プログラム群のプログラムは、ＣＰＵ、オペレーティングシステム、ウィンドウシステムにより実行される。プログラム群には、本実施の形態の説明において「〜部」、「〜手段」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵにより読み出され実行される。また、ファイル群には、本実施の形態の説明において、「〜データ」、「〜情報」、「〜ＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」、「〜フラグ」、「〜結果」として説明するデータや情報や信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」の各項目として記憶されている。「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」は、ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶されたデータや情報や信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵによりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・制御・出力・印刷・表示などのＣＰＵの処理（動作）に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・制御・出力・印刷・表示などのＣＰＵの処理中、データや情報や信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００１８】
また、本実施の形態の説明において説明するブロック図やフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号は、ＲＡＭなどのメモリ、ＦＤＤのフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤＤのコンパクトディスク（ＣＤ）、磁気ディスク装置の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク（ＭＤ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記録される。また、データや信号は、バスや信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００１９】
また、本実施の形態の説明において「〜部」、「〜手段」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」、「〜手段」として説明するものは、ＲＯＭに記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。あるいは、ソフトウェアのみ、あるいは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどの記録媒体に記憶される。このプログラムはＣＰＵにより読み出され、ＣＰＵにより実行される。即ち、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」、「〜手段」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」、「〜手段」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００２０】
次に全体の動作について説明する。図２は、ＧＰＳ測位装置１０１の動作（図示しない制御部によって実行される処理プログラム）を示す概略のフローチャートである。前述したように、このプログラムは制御部のＲＯＭなどのメモリに予め記憶されていてもよいが、プログラム自体を装置とは独立に存在するものとし、ＦＤやＣＤなどの外部記憶媒体、又はインターネットなどの通信回線を介して、書き込み可能なメモリにインストールするようにしてもよい。この場合には、ＧＰＳ測位装置１０１のプログラムの発明として成立する。
【００２１】
ＧＰＳ測位装置１０１では、まず受信ステップにおいて、ＧＰＳアンテナ１０２がＧＰＳ信号を受信し、受信部１０３が増幅や周波数の変換などの処理を行った後、Ａ／Ｄ変換ステップにおいて、Ａ／Ｄ変換部１０４がＡ／Ｄ変換を行ってデジタルデータに変換する（ステップＳ１０１）。データ記憶ステップにおいて、Ａ／Ｄ変換されたデータはデータ記憶部１０５に記録される（ステップＳ１０２）。
【００２２】
１ミリ秒の長さのデータがデータ記憶部１０５に記録されると、符号系列生成ステップにおいて、符号系列生成部１０６は１ミリ秒の長さの符号系列を生成し乗算部１０８に送る（ステップＳ１０３）。拡散コード生成ステップにおいて、拡散コード生成部１０７は衛星ごとのスペクトル拡散コードを生成し、乗算ステップにおいて、乗算部１０８は、拡散コード生成部１０７から衛星ごとのスペクトル拡散コードを取得し、符号系列生成部１０６から送られてきた符号系列によって変調し、変調されたスペクトル拡散コードを遅延部１０９に送る（ステップＳ１０４）。
【００２３】
遅延ステップにおいて、遅延部１０９は、乗算部１０８によって変調されたスペクトル拡散コードを、時間τだけ遅延させて相関処理部１１０に送る（ステップＳ１０５）。相関処理ステップにおいて、相関処理部１１０は、データ記憶部１０５からＧＰＳ受信信号を読み出し、遅延部１０９から送られてきた時間τだけ遅延されたスペクトル拡散コードとの相関処理を行い、演算結果を遅延時間推定部１１１に送る。遅延時間推定部１１１は、送られてきた相関処理の結果と対応する遅延時間τを内部に保持する（ステップＳ１０６）。
【００２４】
遅延部１０９は、変調されたスペクトル拡散コードを時間長０から符号系列の１コードに相当する最大時間長さの遅延信号に関しての相関演算が処理されるまで、時間τずつ遅延されたスペクトル拡散コードを順次生成する（ステップＳ１０７）。また、符号系列生成部１０６は符号系列の全ての組み合わせに関しての相関演算が処理されるまで、符号系列を順次生成する（ステップＳ１０８）。これらの全ての組み合わせに関して、相関処理部１１０は相関演算処理を行う。
【００２５】
相関値レベル判定ステップにおいて、相関値レベル判定部１１２は１ミリ秒の相関（相関Ｘ）の最大値が上記所定の値より高いかもしくは同じ又は低いかを判定する。相関の最大値が上記所定の値より高いかもしくは同じときは、ステップＳ１１０の処理へ進む。一方、１ミリ秒の相関の最大値が上記所定の値より低いときは、積分時間設定部１１３へ１ミリ秒の相関の最大値を送り、後述する図７のステップＳ２０１の処理へ進む（ステップＳ１０９）。
【００２６】
遅延時間推定ステップにおいて、遅延時間推定部１１１は、算出された全ての相関処理結果（相関Ｘ）の中から最大値を選び、その値に対応する遅延時間をτｍａｘとして測位計算部１１４へ送る（ステップＳ１１０）。測位計算ステップにおいて、測位計算部１１４は、遅延時間τｍａｘから対応するＧＰＳ衛星とＧＰＳ測位装置１０１の擬似距離を算出する。ＧＰＳ測位装置１０１の制御部は、上記と同様の処理を繰り返すことにより、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ測位装置１０１までの距離を求める。これらの距離情報から、ＧＰＳ測位装置１０１の現在位置を算出する（ステップＳ１１１）。
【００２７】
表示ステップにおいて、表示部１１５は測位計算部１１４で算出された現在位置を出力し、現在位置を表示する（ステップＳ１１２）。ＧＰＳ測位装置１０１は、以上の動作によりＧＰＳ衛星を利用した位置測定を行う。
【００２８】
次に、符号系列生成部１０６、拡散コード生成部１０７、乗算部１０８、遅延部１０９相関処理部１１０、遅延時間推定部１１１の動作について説明する。図３は、ＧＰＳ信号のフォーマットを表したものである。
【００２９】
ＧＰＳ信号は、図３のように任意の航法データビットＢｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）に対して内部が１０２３チップのスペクトル拡散変調された周期１ミリ秒のコード（以下、スペクトル拡散コードＣ（ｉ，１），Ｃ（ｉ，２），・・・，Ｃ（ｉ，２０）として示す）単位で、航法データの１ビット分のＢｉを形成している。したがって、スペクトル拡散コードＣ（ｉ，１），Ｃ（ｉ，２），・・・，Ｃ（ｉ，２０）は全て“１”又は全て“０”のいずれかである。また、図３のＢｉ、Ｃ（ｉ，１），Ｃ（ｉ，２），・・・，Ｃ（ｉ，２０）の“１”又は“０”の記号はそれぞれπ又は０位相変調されていることを意味する。なお、Ｂ１〜Ｂｎの航法データビット列にはＧＰＳ衛星位置などの航法メッセージが書き込まれている。また、１ミリ秒＝１周期のスペクトル拡散コードの中に１０２３チップのデータがあり、１チップは“１”もしくは“０”の信号である。実際のＧＰＳ信号の処理では、１０２３チップのデータを取得する際に標本化の定理より２倍以上のサンプリング周波数でデータを標本化する。以下では、単純化のためチップ単位を基準に説明を行うこととし、１チップ＝“０”又は“１”として扱うものとする。
【００３０】
ここでは、１ミリ秒（スペクトラム拡散コード１個分）のデータサイズについて説明する。図４は、本発明の実施の形態１における１ミリ秒のＧＰＳ受信信号と生成されるコードとの相関処理の方法を示したものである。データ記憶部１０５は、ＧＰＳ信号を保存する。このとき、処理するデータサイズより１ミリ秒だけ長い、２ミリ秒のＧＰＳ信号が記録された時点で、相関演算の処理が開始される。ここで、２ミリ秒にしているのは、途切れのないＣ／Ａコードを周波数シフトさせて相関演算を行う際に有効であるためである。
【００３１】
符号系列生成部１０６は、図４のＣ１のような１コードの符号系列を生成する。
【００３２】
次に、乗算部１０８は、拡散コード生成部１０７から１ミリ秒の長さのスペクトル拡散コードを取り出し符号系列生成部１０６で生成した符号系列Ｃ１で位相変調を行う。Ｃｎの値が“１”の場合はπ位相変調を行い、“０”の場合は０位相変調を行う。
【００３３】
次に、遅延部１０９は、乗算部１０８が作成したスペクトル拡散コードを遅延時間τだけシフトする。ここでは、単純に遅延時間τは１チップ単位（１／１０２３ミリ秒）の長さとして、０秒から１０２２／１０２３ミリ秒までの値とする。このとき、遅延部１０９は１チップずつ１０２２回シフトを行う。
【００３４】
相関処理部１１０は、データ記憶部１０５に記録されている２ミリ秒の長さのＧＰＳ受信データを取り出す。次に、遅延部１０９から送られてくる１ミリ秒のスペクトル拡散コードとこのスペクトル拡散コードに対応するＧＰＳ受信信号の領域との相関処理を行う。遅延時間推定部１１１は、相関処理部１１０の結果とそれに対応する遅延時間τを記録する。
【００３５】
相関処理部１１０は、符号系列の全ての組み合わせと０〜１０２２／１０２３ミリ秒の遅延時間τとの全ての組み合わせに対して相関処理を行う。相関値レベル判定部１１２は、この相関処理結果（相関Ｘ）の中の最大相関値が所定の値より高いかもしくは同じ又は低いかを判定する。所定の値より高いかもしくは同じ場合は、遅延時間推定部１１１は、相関値が最大となったときの遅延時間τをτｍａｘとして測位計算部１１４へ送る。
【００３６】
ここで上記「所定の値」について説明する。例えばオープンスカイの環境にある場合に相関処理前の受信信号電力は一般的に−１３０［ｄＢｍ］程度である。また、ＧＰＳ受信機の帯域幅が８ＭＨｚの場合、１ミリ秒相関処理後の利得は雑音帯域幅が８ＭＨｚから１ＫＨｚに制限されるため以下の値となる。
１ミリ秒相関処理による利得＝１０×ｌｏｇ（８×１０６÷１０３）＝３９［ｄＢ］
また、１ミリ秒相関処理後のピーク値対ノイズ値（以下、Ｐ／Ｎと記す）は１７［ｄＢ］程度であり、このときの１ミリ秒相関処理後の雑音電力は以下の値となる。
１ミリ秒相関処理後の雑音電力＝−１３０＋３９−１７＝−１０８［ｄＢｍ］
例えば、上記雑音電力のときに必要となるＰ／Ｎ＝１７［ｄＢ］となる値を所定の値とする。図５に受信信号電力、雑音電力、相関演算後のピークレベルの関係を示す。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態１におけるコヒーレント積分の積分時間と積分処理利得の関係の一例を示す図である。
【００３８】
相関値レベル判定部１１２は、相関処理部１１０による相関処理の結果（相関Ｘ）の中の最大相関値が所定の値より低い場合は、積分時間設定部１１３へ相関値を送る。積分時間設定部１１３は、予め内部にあるテーブルから積分処理利得に対応した後述のコヒーレント積分する時間ｔを設定する。このテーブルには図６に示すような必要な利得を稼ぐための積分時間との関係を記録したデータ（利得情報）を持っており、所定の値と相関値との差の利得に応じて積分時間の決定できるようにしている。例えば、室内などにおいて受信信号電力が−１５０［ｄＢｍ］の場合の雑音電力は、−１２８［ｄＢｍ］となるので、上記所定の値のＰ／Ｎにするためには、２０ｄＢの利得が必要となる。そのときには、図６に示すように８０ミリ秒の積分時間を設定して所定のＰ／Ｎになるようにする。なお、図６では、相関値の代わりにコヒーレント積分処理による相対的な利得増加を縦軸に表しているが、これは積分時間による相関値の増加を表しているのと同じである。また、ＧＰＳ受信機の帯域が異なる場合は、雑音帯域幅による１ミリ秒相関処理後の利得が異なるため、所定の値となるＰ／Ｎは異なる値となる。また、所定の値として、より高い利得が得られる積分時間を設定してもよい（ただし、処理のリアルタイム性とのトレードオフになる）。
【００３９】
ここで設定された積分時間ｔは、データ記憶部１０５、符号系列生成部１０６、乗算部１０８、相関処理部１１０へ送られ、積分時間に相当するデータサイズの処理が行われる。
【００４０】
図７は、積分時間ｔに相当するデータサイズの処理を行う際のＧＰＳ測位装置１０１の動作（図示しない制御部によって実行される処理プログラム）を示す概略のフローチャートである。図２に示すステップＳ１０９において、相関値レベル判定部１１２が１ミリ秒の相関（相関Ｘ）の最大値が所定の値より低いと判定したときに、図７の処理フローが開始される。
【００４１】
相関値レベル判定部１１２は、１ミリ秒の相関の最大値が上記所定の値より低いときは、積分時間設定部１１３へ１ミリ秒の相関の最大値を送る。積分時間設定ステップにおいて、積分時間設定部１１３は１ミリ秒の相関の最大値と所定の値の差を算出し（ステップＳ２０１）、例えば図６に示した利得情報（利得とその利得に対応する積分時間との複数の組み合わせ）を保持するテーブルを基に、その差に相当する積分処理利得を得るために必要となる積分時間ｔを設定する（ステップＳ２０２）。データ記憶ステップにおいて、ここで設定された積分時間に対応したデータがデータ記憶部１０５へ記録される（ステップＳ２０３）。次に符号系列生成ステップにおいて、符号系列生成部１０６は積分時間に対応した符号系列を生成し、乗算部１０８へ送る（ステップＳ２０４）。
【００４２】
拡散コード生成ステップにおいて、拡散コード生成部１０７は衛星ごとのスペクトル拡散コードを生成し、乗算ステップにおいて、乗算部１０８は、拡散コード生成部１０７から衛星ごとのスペクトル拡散コードを取得し、符号系列生成部１０６から送られてきた符号系列によって変調し、変調されたスペクトル拡散コードを遅延部１０９に送る（ステップＳ２０５）。
【００４３】
遅延ステップにおいて、遅延部１０９は、乗算部１０８によって変調されたスペクトル拡散コードを、時間τだけ遅延させて相関処理部１１０に送る（ステップＳ２０６）。相関処理ステップにおいて、相関処理部１１０は、データ記憶部１０５からＧＰＳ受信信号を読み出し、遅延部１０９から送られてきた時間τだけ遅延されたスペクトル拡散コードとの相関処理を行い、演算結果と対応する遅延時間τを内部に保持する（ステップＳ２０７）。
【００４４】
遅延部１０９は、変調されたスペクトル拡散コードを時間長０から符号系列の１コードに相当する最大時間長さの遅延信号に関しての相関演算が処理されるまで、時間τずつ遅延されたスペクトル拡散コードを順次生成する（ステップＳ２０８）。また、符号系列生成部１０６は、符号系列の全ての組み合わせに関しての相関演算が処理されるまで、符号系列を順次生成する（ステップＳ２０９）。これらの全ての組み合わせに関して、相関処理部１１０は相関演算処理を行う。
【００４５】
遅延時間推定ステップにおいて、遅延時間推定部１１１は、算出された全ての相関処理結果（相関Ｙ）から最大値を選び、その値に対応する遅延時間をτｍａｘとして測位計算部１１４へ送る（ステップＳ２１０）。測位計算ステップにおいて、測位計算部１１４は、遅延時間τｍａｘから対応するＧＰＳ衛星とＧＰＳ測位装置１０１の擬似距離を算出する。上記と同様の処理を繰り返すことにより、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ測位装置１０１までの距離を求める。これらの距離情報から、ＧＰＳ測位装置１０１の現在位置を算出する（ステップＳ２１１）。
【００４６】
表示ステップにおいて、表示部１１５は測位計算部１１４で算出された現在位置を出力し、現在地を表示する（ステップＳ２１２）。ＧＰＳ測位装置１０１は、以上の動作によりＧＰＳ衛星を利用した位置測定を行う。
【００４７】
次にコヒーレント積分を行う場合のＧＰＳ測位装置１０１の詳細な動作について説明する。ここでは、積分時間設定部１１３により、積分時間ｔが８０ミリ秒に設定されたとして、８０ミリ秒（スペクトル拡散コード８０個分）のデータサイズを例に説明する。図８は、本発明の実施の形態１における８０ミリ秒のコヒーレント積分実行時のＧＰＳ受信信号と生成されるコードとの相関処理の方法を示したものである。データ記憶部１０５がＧＰＳ信号を保存するとき、処理するデータサイズより１ミリ秒だけ長い、８１ミリ秒のＧＰＳ信号が記録された時点で、相関演算の処理が開始される。
【００４８】
符号系列生成部１０６は、図８のＣ１〜Ｃ８０のような８０個のコードの符号系列を生成する。このとき、従来技術と同様に、符号系列生成部１０６は全てのコードを生成する必要はない（先に説明したように、全てのコードを生成してもよい）。例えば、符号系列生成部１０６は、全てのコードが“０”の“０００・・・００”という８０個のコードから最初のコードのみ“０”で他は全て“１”の“０１１・・・１１”という８０個のコードまでの全てのコードを生成する。一方、最初のコードが“１”である“１００‥‥００”から“１１１‥‥１１”のコードは生成しない。これは、これらのコードから得られるコヒーレント積分の結果が、これらのコードの位相反転（ビット反転）したコードで行うコヒーレント積分の結果と極性が逆なだけで全く等価であるため、相関処理では不要となるからである。
【００４９】
次に、乗算部１０８は、拡散コード生成部１０７から１ミリ秒の長さのスペクトル拡散コードを取り出し、符号系列生成部１０６で生成した符号系列Ｃ１〜Ｃ８０で位相変調を行う。Ｃｎの値が“１”の場合はπ位相変調を行い、“０”の場合は０位相変調を行う。このようにして、８０ミリ秒の長さのスペクトル拡散コードを生成する。
【００５０】
次に、遅延部１０９は、乗算部１０８が作成したスペクトル拡散コードを遅延時間τだけシフトする。前述した１ミリ秒相関処理のときと同様に、ここでは、単純に遅延時間τは１チップ単位（１／１０２３ミリ秒）の長さとして、０秒から１０２２／１０２３ミリ秒までの値とする。このとき、遅延部１０９は１チップずつ１０２２回シフトを行う。
【００５１】
相関処理部１１０は、データ記憶部１０５に記録されている８１ミリ秒の長さのＧＰＳ受信データを取り出す。次に、遅延部１０９から逐次送られてくる８０ミリ秒のスペクトル拡散コードと、このスペクトル拡散コードに対応するＧＰＳ受信信号の領域との相関処理を行う。遅延時間推定部１１１は、相関処理部１１０の結果とそれに対応する遅延時間τを記録する。
【００５２】
相関処理部１１０は、符号系列の全ての組み合わせと０〜１０２２／１０２３ミリ秒の遅延時間τとの全ての組み合わせに対して相関処理を行う。遅延時間推定部１１１は、この相関処理の結果（相関Ｙ）の中で相関が最大となる遅延時間τをτｍａｘとして測位計算部１１４に送る。
【００５３】
以上のように、この実施の形態１によれば、符号系列生成部１０６によって、全ての組み合わせの符号系列から作られるスペクトル拡散コードに対して相関演算処理を行うことによりコヒーレント積分処理後に所定の値以上となったＧＰＳ信号との相関値が最大となる遅延時間τｍａｘを算出することが可能となり、精度の良い遅延時間を検知できるため、例えば、室内などにおける１ミリ秒の相関演算処理を行うことにより得られる所定の値より低いＧＰＳ信号であっても、自律で航法データの復号が可能となり、外部からの無線データリンクなどによる航法データを取得せずに、ＧＰＳによる測位が行えるという効果が得られる。また、外部から航法データを取得するためのアンテナ、受信装置などを必要としないため、装置の軽量化や製品のコスストダウンを図ることが可能になるという効果が得られる。また、受信感度に応じて、積分時間を設定するので、例えば室内から室外へ出た時などに起こる受信感度の急激な変化に対してリアルタイムに擬似距離を算出することができ、同時にリアルタイムに測位計算の結果を出力することができる。
【００５４】
本実施の形態に係る測位装置は、コヒーレント積分を実行することにより高感度ＧＰＳ測位を実現することができ、かつ、受信感度に応じた積分時間を設定できるので、衛星からのＧＰＳ信号を受信して受信位置を正確にかつリアルタイムに測位するＧＰＳ測位装置の分野において有用な技術である。
【００５５】
本実施の形態では、遅延時間推定装置１１７において、相関値レベル判定部１１２が、積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定し、遅延時間推定部１１１が、相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、相関Ｘの最大値が所定の値以上であると判定された場合には、相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理効率を向上させることが可能となる。
【００５６】
また、遅延時間推定装置１１７において、積分時間設定部１１３が、積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として積分処理部１１８に相関Ｘを算出させ、相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきｙ（ｘ＜ｙ）の値を設定し、遅延時間推定部１１１が、積分時間ｔ＝ｙとして積分処理部１１８に相関Ｙを算出させ、相関Ｙが所定の値以上となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理のリアルタイム性を向上させることが可能となる。
【００５７】
また、遅延時間推定装置１１７において、相関値レベル判定部１１２が、符号系列生成部１０６によりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに相関処理部１１０により算出された相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定し、遅延時間推定部１１１が、相関Ｘの最大値が所定の値未満であると判定された場合には、符号系列生成部１０６によりｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに相関処理部１１０により算出される相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、相関Ｘの最大値が所定の値以上であると判定された場合には、相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理効率を向上させることが可能となる。
【００５８】
また、遅延時間推定装置１１７において、積分時間設定部１１３が、符号系列生成部１０６によりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに相関処理部１１０により算出された相関Ｘの最大値と所定の値との差に基づきｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）の値を設定し、符号系列生成部１０６によりｙ個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに相関処理部１１０により算出される相関Ｙが所定の値以上となる遅延時間を出力することにより、高感度測位のための演算における処理のリアルタイム性を向上させることが可能となる。
【００５９】
また、遅延時間推定装置１１７において、利得情報記憶部１１６が、ｙの値と利得との対応関係を示す利得情報を予め記憶し、積分時間設定部１１３が、利得情報記憶部１１６に記憶された利得情報に基づき相関Ｘの最大値と所定の値との差に相当する利得と対応するｙの値を設定することにより、高感度測位のための演算における処理効率をさらに向上させることが可能となる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態で説明したＧＰＳ測位装置は、
衛星からのＧＰＳ信号を受信して増幅及び復調を行う受信部と、
この受信部によって復調された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
符号系列の全ての組み合わせを生成するコード生成部と、
前記衛星に対応するスペクトル拡散コードを発生するスペクトル拡散コード発生部と、
前記符号系列によって前記スペクトル拡散コードを変調する乗算部と、
この乗算部により変調されたスペクトル拡散コードを時間長０から前記符号系列の１ビットに相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延部と、
この遅延部によって生成された遅延信号と前記Ａ／Ｄ変換部によりＡ／Ｄ変換された信号との相関処理を行う相関処理部と、
この相関処理の結果の中で最大の相関値に対応する遅延時間を出力する遅延時間推定部と、
この相関処理結果の中の最大相関値が所定の値より高いか又は低いかを判定する相関値レベル判定部と、
この判定結果からコヒーレント積分の積分時間を決める積分時間設定部と、
前記遅延時間推定部から出力された遅延時間に基づいて対応する衛星と自分との擬似距離を算出し、
この擬似距離に基づき自分の位置を算出する測位計算部とを備えたことを特徴とする。
【００６１】
また、前記ＧＰＳ測位装置は、
前記積分時間設定部において、積分処理利得とコヒーレント積分の積分時間の関係を予めテーブルとして持つことを特徴とする。
【００６２】
また、前記ＧＰＳ測位装置は、
前記相関値レベル判定部において、最大相関値が所定の値より高い場合には前記積分処理部の処理をせずに前記相関処理部で得られた最大相関値を使用して遅延時間推定、擬似距離算出、位置計算の処理を実行することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＧＰＳ測位装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＧＰＳ測位装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＧＰＳ受信信号のフォーマットを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における１ミリ秒のＧＰＳ受信信号（Ｃ／Ａコード）と生成されるコードとの相関処理の方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における１ミリ秒相関処理時の受信信号電力、雑音電力、１ミリ秒相関処理後のピークレベルの関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるコヒーレント積分の積分時間と積分処理利得の関係の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における１ミリ秒相関処理結果の相関値の最大値が所定の値より低いときのＧＰＳ測位装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１における８０ミリ秒のコヒーレント積分実行時のＧＰＳ受信信号と生成されるコードとの相関処理の方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ ＧＰＳ測位装置、１０２ ＧＰＳアンテナ、１０３ 受信部、１０４ Ａ／Ｄ変換部、１０５ データ記憶部、１０６ 符号系列生成部、１０７ 拡散コード生成部、１０８ 乗算部、１０９ 遅延部、１１０ 相関処理部、１１１ 遅延時間推定部、１１２ 相関値レベル判定部、１１３ 積分時間設定部、１１４ 測位計算部、１１５ 表示部、１１６ 利得情報記憶部、１１７ 遅延時間推定装置、１１８ 積分処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
符号系列の組み合わせを生成し、生成した符号系列を用いて前記測位衛星に対応する拡散コードを変調し、変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成し、生成した遅延信号と前記データ記憶部により記憶された航法信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する積分処理部と、
前記積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として前記積分処理部に相関Ｘを算出させ、前記相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する相関値レベル判定部と、
前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として前記積分処理部に相関Ｙを算出させ、前記相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値以上であると判定された場合には、前記相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする遅延時間推定装置。
【請求項２】
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
符号系列の組み合わせを生成し、生成した符号系列を用いて前記測位衛星に対応する拡散コードを変調し、変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成し、生成した遅延信号と前記データ記憶部により記憶された航法信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する積分処理部と、
前記積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として前記積分処理部に相関Ｘを算出させ、前記相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に基づきｙ（ｘ＜ｙ）の値を設定する積分時間設定部と、
前記積分時間ｔ＝ｙとして前記積分処理部に相関Ｙを算出させ、前記相関Ｙが前記所定の値以上となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする遅延時間推定装置。
【請求項３】
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
１個以上の符号からなる符号系列の組み合わせを生成する符号系列生成部と、
前記測位衛星に対応する拡散コードを生成する拡散コード生成部と、
前記符号系列生成部により生成された符号系列を用いて前記拡散コード生成部により生成された拡散コードを変調する乗算部と、
前記乗算部により変調された拡散コードを時間長０から前記符号系列の１個の符号に相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延部と、
前記データ記憶部により記憶された航法信号と前記遅延部により生成された遅延信号との相関を算出する相関処理部と、
前記符号系列生成部によりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理部により算出された相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する相関値レベル判定部と、
前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記符号系列生成部によりｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理部により算出される相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値以上であると判定された場合には、前記相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする遅延時間推定装置。
【請求項４】
前記遅延時間推定装置は、さらに、
前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に基づき前記ｙの値を設定する積分時間設定部を備えることを特徴とする請求項３に記載の遅延時間推定装置。
【請求項５】
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
１個以上の符号からなる符号系列の組み合わせを生成する符号系列生成部と、
前記測位衛星に対応する拡散コードを生成する拡散コード生成部と、
前記符号系列生成部により生成された符号系列を用いて前記拡散コード生成部により生成された拡散コードを変調する乗算部と、
前記乗算部により変調された拡散コードを時間長０から前記符号系列の１個の符号に相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延部と、
前記データ記憶部により記憶された航法信号と前記遅延部により生成された遅延信号との相関を算出する相関処理部と、
前記符号系列生成部によりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理部により算出された相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に基づきｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）の値を設定する積分時間設定部と、
前記符号系列生成部によりｙ個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理部により算出される相関Ｙが前記所定の値以上となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする遅延時間推定装置。
【請求項６】
前記遅延時間推定部は、前記相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力することを特徴とする請求項５に記載の遅延時間推定装置。
【請求項７】
前記遅延時間推定装置は、さらに、
前記ｙの値と利得との対応関係を示す利得情報を予め記憶する利得情報記憶部を備え、
前記積分時間設定部は、前記利得情報記憶部に記憶された利得情報に基づき前記相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に相当する利得と対応するｙの値を設定することを特徴とする請求項４又は５に記載の遅延時間推定装置。
【請求項８】
前記符号系列生成部は、符号系列の組み合わせを生成するときに、位相反転した符号が一致する符号系列の組み合わせを除き全ての組み合わせを生成することを特徴とする請求項３又は５に記載の遅延時間推定装置。
【請求項９】
前記符号系列生成部は、符号系列の組み合わせを生成するときに、当該符号系列の全ての組み合わせを生成することを特徴とする請求項３又は５に記載の遅延時間推定装置。
【請求項１０】
請求項３又は５に記載の遅延時間推定装置と、
前記測位衛星から前記航法信号を受信し、受信した航法信号を復調する受信部と、
前記受信部により復調された航法信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、Ａ／Ｄ変換した航法信号を前記遅延時間推定装置のデータ記憶部に記憶させるＡ／Ｄ変換部と、
前記遅延時間推定装置の遅延時間推定部により出力された遅延時間に基づき前記測位衛星と自己との擬似距離を算出し、算出した擬似距離に基づき自己の位置を算出する測位計算部とを備えることを特徴とする測位装置。
【請求項１１】
遅延時間推定装置のデータ記憶部が、測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶ステップと、
前記遅延時間推定装置の符号系列生成部が、１個以上の符号からなる符号系列の組み合わせを生成する符号系列生成ステップと、
前記遅延時間推定装置の拡散コード生成部が、前記測位衛星に対応する拡散コードを生成する拡散コード生成ステップと、
前記遅延時間推定装置の乗算部が、前記符号系列生成ステップにより生成された符号系列を用いて前記拡散コード生成ステップにより生成された拡散コードを変調する乗算ステップと、
前記遅延時間推定装置の遅延部が、前記乗算ステップにより変調された拡散コードを時間長０から前記符号系列の１個の符号に相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延ステップと、
前記遅延時間推定装置の相関処理部が、前記データ記憶ステップにより記憶された航法信号と前記遅延ステップにより生成された遅延信号との相関を算出する相関処理ステップと、
前記遅延時間推定装置の相関値レベル判定部が、前記符号系列生成ステップによりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理ステップにより算出された相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する相関値レベル判定ステップと、
前記遅延時間推定装置の遅延時間推定部が、前記相関値レベル判定ステップにより前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記符号系列生成ステップによりｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理ステップにより算出される相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、前記相関値レベル判定ステップにより前記相関Ｘの最大値が前記所定の値以上であると判定された場合には、前記相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する遅延時間推定ステップとを備えることを特徴とする遅延時間推定方法。
【請求項１２】
遅延時間推定装置のデータ記憶部が、測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶ステップと、
前記遅延時間推定装置の符号系列生成部が、１個以上の符号からなる符号系列の組み合わせを生成する符号系列生成ステップと、
前記遅延時間推定装置の拡散コード生成部が、前記測位衛星に対応する拡散コードを生成する拡散コード生成ステップと、
前記遅延時間推定装置の乗算部が、前記符号系列生成ステップにより生成された符号系列を用いて前記拡散コード生成ステップにより生成された拡散コードを変調する乗算ステップと、
前記遅延時間推定装置の遅延部が、前記乗算ステップにより変調された拡散コードを時間長０から前記符号系列の１個の符号に相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延ステップと、
前記遅延時間推定装置の相関処理部が、前記データ記憶ステップにより記憶された航法信号と前記遅延ステップにより生成された遅延信号との相関を算出する相関処理ステップと、
前記遅延時間推定装置の積分時間設定部が、前記符号系列生成ステップによりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理ステップにより算出された相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に基づきｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）の値を設定する積分時間設定ステップと、
前記遅延時間推定装置の遅延時間推定部が、前記符号系列生成ステップによりｙ個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理ステップにより算出される相関Ｙが前記所定の値以上となる遅延時間を出力する遅延時間推定ステップとを備えることを特徴とする遅延時間推定方法。
【請求項１】
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
符号系列の組み合わせを生成し、生成した符号系列を用いて前記測位衛星に対応する拡散コードを変調し、変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成し、生成した遅延信号と前記データ記憶部により記憶された航法信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する積分処理部と、
前記積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として前記積分処理部に相関Ｘを算出させ、前記相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する相関値レベル判定部と、
前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記積分時間ｔ＝ｙ（ｘ＜ｙ）として前記積分処理部に相関Ｙを算出させ、前記相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値以上であると判定された場合には、前記相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする遅延時間推定装置。
【請求項２】
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
符号系列の組み合わせを生成し、生成した符号系列を用いて前記測位衛星に対応する拡散コードを変調し、変調した拡散コードを所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成し、生成した遅延信号と前記データ記憶部により記憶された航法信号との相関を積分時間ｔとする積分演算により算出する積分処理部と、
前記積分時間ｔ＝ｘ（０＜ｘ）として前記積分処理部に相関Ｘを算出させ、前記相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に基づきｙ（ｘ＜ｙ）の値を設定する積分時間設定部と、
前記積分時間ｔ＝ｙとして前記積分処理部に相関Ｙを算出させ、前記相関Ｙが前記所定の値以上となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする遅延時間推定装置。
【請求項３】
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
１個以上の符号からなる符号系列の組み合わせを生成する符号系列生成部と、
前記測位衛星に対応する拡散コードを生成する拡散コード生成部と、
前記符号系列生成部により生成された符号系列を用いて前記拡散コード生成部により生成された拡散コードを変調する乗算部と、
前記乗算部により変調された拡散コードを時間長０から前記符号系列の１個の符号に相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延部と、
前記データ記憶部により記憶された航法信号と前記遅延部により生成された遅延信号との相関を算出する相関処理部と、
前記符号系列生成部によりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理部により算出された相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する相関値レベル判定部と、
前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記符号系列生成部によりｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理部により算出される相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値以上であると判定された場合には、前記相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする遅延時間推定装置。
【請求項４】
前記遅延時間推定装置は、さらに、
前記相関値レベル判定部により前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に基づき前記ｙの値を設定する積分時間設定部を備えることを特徴とする請求項３に記載の遅延時間推定装置。
【請求項５】
測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶部と、
１個以上の符号からなる符号系列の組み合わせを生成する符号系列生成部と、
前記測位衛星に対応する拡散コードを生成する拡散コード生成部と、
前記符号系列生成部により生成された符号系列を用いて前記拡散コード生成部により生成された拡散コードを変調する乗算部と、
前記乗算部により変調された拡散コードを時間長０から前記符号系列の１個の符号に相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延部と、
前記データ記憶部により記憶された航法信号と前記遅延部により生成された遅延信号との相関を算出する相関処理部と、
前記符号系列生成部によりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理部により算出された相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に基づきｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）の値を設定する積分時間設定部と、
前記符号系列生成部によりｙ個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理部により算出される相関Ｙが前記所定の値以上となる遅延時間を出力する遅延時間推定部とを備えることを特徴とする遅延時間推定装置。
【請求項６】
前記遅延時間推定部は、前記相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力することを特徴とする請求項５に記載の遅延時間推定装置。
【請求項７】
前記遅延時間推定装置は、さらに、
前記ｙの値と利得との対応関係を示す利得情報を予め記憶する利得情報記憶部を備え、
前記積分時間設定部は、前記利得情報記憶部に記憶された利得情報に基づき前記相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に相当する利得と対応するｙの値を設定することを特徴とする請求項４又は５に記載の遅延時間推定装置。
【請求項８】
前記符号系列生成部は、符号系列の組み合わせを生成するときに、位相反転した符号が一致する符号系列の組み合わせを除き全ての組み合わせを生成することを特徴とする請求項３又は５に記載の遅延時間推定装置。
【請求項９】
前記符号系列生成部は、符号系列の組み合わせを生成するときに、当該符号系列の全ての組み合わせを生成することを特徴とする請求項３又は５に記載の遅延時間推定装置。
【請求項１０】
請求項３又は５に記載の遅延時間推定装置と、
前記測位衛星から前記航法信号を受信し、受信した航法信号を復調する受信部と、
前記受信部により復調された航法信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、Ａ／Ｄ変換した航法信号を前記遅延時間推定装置のデータ記憶部に記憶させるＡ／Ｄ変換部と、
前記遅延時間推定装置の遅延時間推定部により出力された遅延時間に基づき前記測位衛星と自己との擬似距離を算出し、算出した擬似距離に基づき自己の位置を算出する測位計算部とを備えることを特徴とする測位装置。
【請求項１１】
遅延時間推定装置のデータ記憶部が、測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶ステップと、
前記遅延時間推定装置の符号系列生成部が、１個以上の符号からなる符号系列の組み合わせを生成する符号系列生成ステップと、
前記遅延時間推定装置の拡散コード生成部が、前記測位衛星に対応する拡散コードを生成する拡散コード生成ステップと、
前記遅延時間推定装置の乗算部が、前記符号系列生成ステップにより生成された符号系列を用いて前記拡散コード生成ステップにより生成された拡散コードを変調する乗算ステップと、
前記遅延時間推定装置の遅延部が、前記乗算ステップにより変調された拡散コードを時間長０から前記符号系列の１個の符号に相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延ステップと、
前記遅延時間推定装置の相関処理部が、前記データ記憶ステップにより記憶された航法信号と前記遅延ステップにより生成された遅延信号との相関を算出する相関処理ステップと、
前記遅延時間推定装置の相関値レベル判定部が、前記符号系列生成ステップによりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理ステップにより算出された相関Ｘの最大値が所定の値未満であるかを判定する相関値レベル判定ステップと、
前記遅延時間推定装置の遅延時間推定部が、前記相関値レベル判定ステップにより前記相関Ｘの最大値が前記所定の値未満であると判定された場合には、前記符号系列生成ステップによりｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理ステップにより算出される相関Ｙが最大値となる遅延時間を出力し、前記相関値レベル判定ステップにより前記相関Ｘの最大値が前記所定の値以上であると判定された場合には、前記相関Ｘが最大値となる遅延時間を出力する遅延時間推定ステップとを備えることを特徴とする遅延時間推定方法。
【請求項１２】
遅延時間推定装置のデータ記憶部が、測位衛星から送信される航法信号を記憶するデータ記憶ステップと、
前記遅延時間推定装置の符号系列生成部が、１個以上の符号からなる符号系列の組み合わせを生成する符号系列生成ステップと、
前記遅延時間推定装置の拡散コード生成部が、前記測位衛星に対応する拡散コードを生成する拡散コード生成ステップと、
前記遅延時間推定装置の乗算部が、前記符号系列生成ステップにより生成された符号系列を用いて前記拡散コード生成ステップにより生成された拡散コードを変調する乗算ステップと、
前記遅延時間推定装置の遅延部が、前記乗算ステップにより変調された拡散コードを時間長０から前記符号系列の１個の符号に相当する時間長まで所定の時間単位で順次遅延させた遅延信号を生成する遅延ステップと、
前記遅延時間推定装置の相関処理部が、前記データ記憶ステップにより記憶された航法信号と前記遅延ステップにより生成された遅延信号との相関を算出する相関処理ステップと、
前記遅延時間推定装置の積分時間設定部が、前記符号系列生成ステップによりｘ（ｘは０＜ｘとなる整数）個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理ステップにより算出された相関Ｘの最大値と前記所定の値との差に基づきｙ（ｙはｘ＜ｙとなる整数）の値を設定する積分時間設定ステップと、
前記遅延時間推定装置の遅延時間推定部が、前記符号系列生成ステップによりｙ個の符号からなる符号系列の組み合わせが生成されたときに前記相関処理ステップにより算出される相関Ｙが前記所定の値以上となる遅延時間を出力する遅延時間推定ステップとを備えることを特徴とする遅延時間推定方法。
【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】
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【公開番号】特開２００７−２４０４９０（Ｐ２００７−２４０４９０Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６７２４６（Ｐ２００６−６７２４６）
【出願日】平成１８年３月１３日（２００６．３．１３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１３日（２００６．３．１３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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