JPH0375073B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0375073B2 JPH0375073B2 JP4014785A JP4014785A JPH0375073B2 JP H0375073 B2 JPH0375073 B2 JP H0375073B2 JP 4014785 A JP4014785 A JP 4014785A JP 4014785 A JP4014785 A JP 4014785A JP H0375073 B2 JPH0375073 B2 JP H0375073B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- code
- satellite
- processor
- time
- receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 27
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、GPSシステムにおいて、衛星を利
用して、利用者の位置を求めるGPS受信機に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a GPS receiver that uses satellites to determine the position of a user in a GPS system.
(従来の技術)
従来のGPS受信機においては、衛星の時刻を
基準にして、受信機の時刻を測定することによ
り、衛星−受信点間の疑似距離を求めていた。た
とえば、衛星のエポツク時刻における受信機の時
計の時刻を測定することにより、衛星−受信点間
の電波伝播遅延時間を知り、衛星−受信点間の疑
似距離を求めていた。(Prior Art) In a conventional GPS receiver, a pseudo distance between a satellite and a receiving point is determined by measuring the time of the receiver based on the time of the satellite. For example, by measuring the time of the receiver's clock at the satellite's epoch time, the radio wave propagation delay time between the satellite and the receiving point is known, and the pseudo distance between the satellite and the receiving point is determined.
(発明が解決しようとする問題点)
この従来のGPS受信機においては、衛星−受
信点間の疑似距離の測定分解能は、受信機の時計
の最小分解能に依存していまい、疑似距離の測定
分解能を向上させるためには、受信機の時計の最
小分解能を向上させる必要がある。即ち、疑似距
離の測定分解能を向上させるためには、受信機の
時計を構成しているクロツクの周波数を高くする
必要があり、通常の素子では限界があつた。(Problem to be Solved by the Invention) In this conventional GPS receiver, the measurement resolution of the pseudorange between the satellite and the reception point does not depend on the minimum resolution of the receiver's clock; In order to improve this, it is necessary to improve the minimum resolution of the receiver's clock. That is, in order to improve the measurement resolution of pseudoranges, it is necessary to increase the frequency of the clock that constitutes the clock of the receiver, and ordinary elements have reached their limits.
ここで、受信機の時計を構成するクロツクの周
波数を何故高くする必要があるかの説明を補足す
る。 Here, a supplementary explanation will be given as to why it is necessary to increase the frequency of the clock that constitutes the receiver's clock.
従来のGPS受信機においては、衛星の時刻を
基準にして、受信機の時計の時刻を読み取つてい
た。一方、受信機の時計を構成している発振器の
発振周波数によつて、受信機の時計の最小時間分
解能は決定されてしまう。すなわち、受信機の時
計の最小時間分解能は、上記発振器の発振クロツ
クの周期に依存する。したがつて、衛星の時計の
時刻を基準にして、受信機の時計の時刻を測定し
て、衛星からの伝播時間を知る場合、その測定分
解能は、受信機の時計の最小時間分解能に依存す
る。受信機の時計の最小時間分解能を向上させる
ためには、受信機の時計を構成している発振器の
発振周波数を高くし、その発振クロツクの周期を
短かくする必要がある。しかし、時計を構成する
発振器の発振周波数が高くなるにつれ、より高速
動作可能な素子を使用して、時計を構成しなけれ
ばならず、通常の素子では、限界があつた。 Conventional GPS receivers read the time on the receiver's clock based on the satellite's time. On the other hand, the minimum time resolution of the receiver's clock is determined by the oscillation frequency of the oscillator that constitutes the receiver's clock. That is, the minimum time resolution of the receiver clock depends on the period of the oscillation clock of the oscillator. Therefore, when determining the propagation time from the satellite by measuring the time on the receiver's clock based on the time on the satellite's clock, the measurement resolution depends on the minimum time resolution of the receiver's clock. . In order to improve the minimum time resolution of the receiver's clock, it is necessary to increase the oscillation frequency of the oscillator constituting the receiver's clock and shorten the period of the oscillation clock. However, as the oscillation frequency of the oscillator that makes up the clock becomes higher, the clock must be constructed using elements that can operate at higher speeds, and ordinary elements have reached their limits.
(問題点を解決するための手段)
本発明は、上記の従来の欠点を解消するため、
プロセツサにより制御されることにより衛星から
送信されたPNコードに同期したパルスを発生し
前記パルスの位相を出力する疑似距離測定用デジ
タル発振器と、該デジタル発振器から出力された
位相を保持し該保持されたデータを前記プロセツ
サに送出する第1の保持回路と、前記デジタル発
振器から出力されたパルスを最大1023個までカウ
ントして前記PNコードのエポツクに同期したパ
ルスと途中経過のカウント値を出力するPNコー
ドパルスカウンタと、前記PNコードパルスカウ
ンタの途中経過のカウント値を保持し、保持した
カウント値を前記プロセツサに送出する第2の保
持回路と、前記PNコードパルスカウンタから出
力されるPNコードのエポツクに同期したパルス
を最大20個までカウントし、かつ途中経過のカウ
ント値を出力するエポツクカウンタと、前記エポ
ツクカウンタの途中経過のカウント値を保持し、
保持したカウント値を前記プロセツサに送出する
第3の保持回路とで構成され、前記疑似距離測定
用デジタル発振器から出力されるパルスの位相を
読み取ることで疑似距離の測定分解能を向上をは
かり、かつ、従来の受信機のように、受信機の時
計を構成するクロツクの周波数を高くする必要が
ないようにしたGPS受信機における疑似距離測
定回路を提供するものである。(Means for solving the problems) In order to solve the above-mentioned conventional drawbacks, the present invention has the following features:
A digital oscillator for pseudo distance measurement that generates a pulse synchronized with the PN code transmitted from the satellite by being controlled by a processor and outputs the phase of the pulse, and a digital oscillator for holding the phase output from the digital oscillator. a first holding circuit that sends the stored data to the processor; and a PN that counts up to 1023 pulses output from the digital oscillator and outputs pulses synchronized with the epoch of the PN code and intermediate count values. a code pulse counter; a second holding circuit that holds the count value of the PN code pulse counter in the middle; and a second holding circuit that sends the held count value to the processor; an epoch counter that counts up to 20 pulses synchronized with the epoch counter and outputs an intermediate count value, and holds the intermediate count value of the epoch counter;
and a third holding circuit that sends the held count value to the processor, and improves the pseudo distance measurement resolution by reading the phase of the pulse output from the digital oscillator for pseudo distance measurement, and The present invention provides a pseudo distance measuring circuit for a GPS receiver that eliminates the need to increase the frequency of the clock constituting the receiver's clock, unlike conventional receivers.
(実施例)
第1図は本発明の一実施例としてのGPS受信
機のハードウエアの構成を示しており、その動作
について説明する。(Embodiment) FIG. 1 shows the hardware configuration of a GPS receiver as an embodiment of the present invention, and its operation will be explained.
101はアンテナからの受信信号であり、周波
数変換回路102により、より低い周波数の信号
103に変換され、相関器104と相関器109
のそれぞれに入力される。疑似雑音符号発生器1
06(以後PNコード発生器という)は、同一符
号配列と同一ビツトレートを有するが、位相が
180゜ずつずれているEコード107、Pコード1
05、Lコード108というPNコードを発生す
る。Eコード107はPコード105に対して位
相が180゜進み、Lコード108はPコード105
に対して位相が180゜遅れている。プロセツサ14
1は、マイクロプロセツサなどのデジタル形のプ
ロセツサで、GPSの測位演算やGPS受信機各部
の制御を行なうものであり、PNコード発生器1
06は、前記プロセツサ141のバスライン14
2を介して制御されることにより、GPS衛星か
ら送信されるPNコードと同一のPNコードを発
生することができる機能を有し、かつドツプラー
効果によりビツトレートがずれて受信された
GPS衛星からのPNコードに追従するため、PN
コード発生器106内に前述の機能により発生さ
れたPNコードのビツトレートを変化させること
ができる。また、PNコード発生器106は、前
述の機能を有すると同時に、GPS衛星と受信点
間の疑似距離を求めるために必要な測定データを
得ることができ、得られた測定データはバスライ
ン142を介してプロセツサ141に送出され
る。相関器104では、信号103とPコード1
05の相関がとられ、相関結果144が得られ
る。相関結果144は、ろ波器110を経由して
増幅器112によつて増幅され、更にミキサ11
4により局発信号120とミキシングされ、周波
数変換され、出力信号121を得る。デジタル発
振器143は、同一の周波数を有する出力信号1
25と出力信号126を有し、出力信号126は
出力信号125に対して90゜位相が進んでいる。
デジタル発振器143は、出力信号126の周波
数及び位相が、信号121の周波数及び位相に一
致するように、プロセツサ141によつてバスラ
イン142を介して制御される。相関器122に
おいて信号121と信号125のミキシングが行
なわれ、その出力値123はADコンバータ13
3によりアナログ値からデジタル値137に変換
され、プロセツサ141に取り込まれる。同様
に、ミキサ124において信号121と信号12
6のミキシングが行なわれ、その出力値127は
ADコンバータ134によりアナログ値からデジ
タル値138に変換され、プロセツサ141に取
り込まれる。プロセツサ141は、ADコンバー
タ133の出力137とADコンバータ134の
出力138をプロセツサ141に取り込むことに
より、衛星からの送信データの復調を行ない、衛
星−受信点間の疑似距離を求めるに必要な情報を
得、また、デジタル発振器143を制御して、出
力信号126の周波数及び位相が受信信号121
の周波数及び位相に一致するように動作する。相
関器109では、信号103とEコード107と
の相関結果と信号103とLコード108との相
関結果との差分が出力され、信号145となる。
信号145はろ波器115を経由して、増幅器1
17により増幅され、更にミキサ119により局
発信号120とミキシングされ、周波数変換され
た信号128を得る。ミキサ129において、信
号128は信号125とミキシングされ、その出
力値130はADコンバータ135によりアナロ
グ値からデジタル値に変換され、そのデジタル値
139はプロセツサ141に取り込まれる。一
方、ミキサ131においては信号128と信号1
26とのミキシングが行なわれ、その出力値13
2はADコンバータ136によりアナログ値から
デジタル値に変換され、デジタル値140はプロ
セツサ141に取り込まれる。プロセツサ141
は、ADコンバータ135の出力139とADコ
ンバータ136の出力140を取り込むことによ
り、信号103とEコード107との相関値と、
信号103とLコード108との相関値との差分
が零となるように、バスライン142を介して
PNコード発生器106を制御する。即ち、プロ
セツサ141は、衛星から送信されたPNコード
と受信機内で発生させられたPNコード105の
周波数及び位相が一致するように制御を行なう。 101 is a received signal from an antenna, which is converted by a frequency conversion circuit 102 to a signal 103 of a lower frequency, and is sent to a correlator 104 and a correlator 109.
are entered in each of the fields. Pseudo noise code generator 1
06 (hereinafter referred to as PN code generator) has the same code arrangement and the same bit rate, but the phase is
E code 107, P code 1 shifted by 180°
A PN code of 05 and L code 108 is generated. The E code 107 leads the P code 105 in phase by 180 degrees, and the L code 108 leads the P code 105 in phase.
The phase is delayed by 180°. Processor 14
1 is a digital processor such as a microprocessor, which performs GPS positioning calculations and controls each part of the GPS receiver.
06 is the bus line 14 of the processor 141.
2, it has a function that can generate the same PN code as the PN code transmitted from the GPS satellite, and the received bit rate is shifted due to the Doppler effect.
PN to follow the PN code from GPS satellites.
The bit rate of the PN code generated by the functions described above in code generator 106 can be varied. Furthermore, the PN code generator 106 has the above-mentioned functions and can also obtain the measurement data necessary to determine the pseudo distance between the GPS satellite and the receiving point, and the obtained measurement data is transmitted to the bus line 142. The data is sent to the processor 141 via the processor 141. In the correlator 104, the signal 103 and P code 1
05 is taken, and a correlation result 144 is obtained. The correlation result 144 is amplified by an amplifier 112 via a filter 110, and is further amplified by a mixer 11.
4, the signal is mixed with the local oscillator signal 120, frequency converted, and an output signal 121 is obtained. The digital oscillator 143 generates an output signal 1 having the same frequency.
25 and an output signal 126, the output signal 126 having a phase lead of 90 degrees with respect to the output signal 125.
Digital oscillator 143 is controlled by processor 141 via bus line 142 so that the frequency and phase of output signal 126 match the frequency and phase of signal 121. The signal 121 and the signal 125 are mixed in the correlator 122, and the output value 123 is sent to the AD converter 13.
3, the analog value is converted into a digital value 137 and taken into the processor 141. Similarly, in mixer 124, signal 121 and signal 12
6 mixing is performed, and the output value 127 is
The analog value is converted into a digital value 138 by the AD converter 134 and taken into the processor 141. The processor 141 demodulates the transmitted data from the satellite by inputting the output 137 of the AD converter 133 and the output 138 of the AD converter 134 to the processor 141, and obtains the information necessary to obtain the pseudo distance between the satellite and the receiving point. It also controls the digital oscillator 143 so that the frequency and phase of the output signal 126 match the received signal 121.
The frequency and phase of the The correlator 109 outputs the difference between the correlation result between the signal 103 and the E code 107 and the correlation result between the signal 103 and the L code 108, resulting in a signal 145.
The signal 145 passes through the filter 115 and then to the amplifier 1.
17 and further mixed with a local oscillation signal 120 by a mixer 119 to obtain a frequency-converted signal 128. In mixer 129, signal 128 is mixed with signal 125, and its output value 130 is converted from an analog value to a digital value by AD converter 135, and the digital value 139 is taken into processor 141. On the other hand, in mixer 131, signal 128 and signal 1
Mixing with 26 is performed, and the output value is 13
2 is converted from an analog value to a digital value by the AD converter 136, and the digital value 140 is taken into the processor 141. Processor 141
By taking in the output 139 of the AD converter 135 and the output 140 of the AD converter 136, the correlation value between the signal 103 and the E code 107,
via the bus line 142 so that the difference between the correlation value of the signal 103 and the L code 108 is zero.
Controls the PN code generator 106. That is, the processor 141 performs control so that the frequency and phase of the PN code transmitted from the satellite and the PN code 105 generated within the receiver match.
第2図は本発明の一実施例の構成要素としての
PNコード発生器の構成を示しており、第1図の
PNコード発生器106に対応し、また、第3図
は疑似距離測定用デジタル発振器の構成を示して
おり、第2図の疑似距離測定用デジタル発振器2
01に対応する。第2図のPNコード発生器の動
作説明を行なう前に、第3図によりPNコード発
生器の構成要素である疑似距離測定用デジタル発
振器201の動作説明を行なう。 FIG. 2 shows the components of an embodiment of the present invention.
The configuration of the PN code generator is shown in Figure 1.
Corresponding to the PN code generator 106, FIG. 3 shows the configuration of a digital oscillator for pseudo distance measurement, and the digital oscillator 2 for pseudo distance measurement in FIG.
Corresponds to 01. Before explaining the operation of the PN code generator shown in FIG. 2, the operation of the pseudo distance measuring digital oscillator 201, which is a component of the PN code generator, will be explained with reference to FIG.
疑似距離測定用デジタル発振器201は、任意
数であるNビツトのフリツプフロツプ302と、
Nビツトの加算器304と、Nビツトのフリツプ
フロツプ305とから構成されており、第3図に
おいて、301は設定された任意の値Kであり、
その値はフリツプフロツプ302により保持さ
れ、該フリツプフロツプ302のQ出力303は
保持された値である。Nビツト加算器304にお
いては、保持された値K303とNビツトフリツ
プフロツプ305のQ出力206が加算されて、
その加算結果308はクロツクパルス306のエ
ツジでNビツトフリツプフロツプ305で保持さ
れ、また、その加算結果が2N−1を超えた場合に
はオーバーフロー出力202が得られる。Nビツ
トフリツプフロツプ305で保持された値206
は、加算器304において設定値K303と加算
が行なわれ、その加算結果308はクロツクパル
ス306のエツジでNビツトフリツプフロツプ3
05に保持される。以後、同様の動作がクロツク
パルス306のエツジに同期して繰り返される。
設定値301をK、フリツプフロツプ302及び
フリツプフロツプ305のビツト数をN、加算器
304をNビツトの加算器、クロツクパルス30
6の周波数をf0とすると、加算器304におい
て、加算された結果としてオーバーフローした時
に得られるオーバーフロー出力202の周波数
は、
=K/2N・0
と表わすことができる。 The pseudorange measurement digital oscillator 201 includes an arbitrary number of N-bit flip-flops 302;
It consists of an N-bit adder 304 and an N-bit flip-flop 305, and in FIG. 3, 301 is a set arbitrary value K.
That value is held by flip-flop 302, and the Q output 303 of flip-flop 302 is the held value. In the N-bit adder 304, the held value K303 and the Q output 206 of the N-bit flip-flop 305 are added.
The addition result 308 is held in the N-bit flip-flop 305 at the edge of the clock pulse 306, and an overflow output 202 is obtained if the addition result exceeds 2 N -1. Value 206 held in N-bit flip-flop 305
is added to the set value K303 in the adder 304, and the addition result 308 is added to the N-bit flip-flop 3 at the edge of the clock pulse 306.
It is held at 05. Thereafter, similar operations are repeated in synchronization with the edges of clock pulse 306.
The set value 301 is K, the number of bits of flip-flop 302 and flip-flop 305 is N, the adder 304 is an N-bit adder, and the clock pulse is 30.
Letting the frequency of 6 be f 0 , the frequency of the overflow output 202 obtained when the adder 304 overflows as a result of addition can be expressed as =K/2 N · 0 .
以下において、第2図に示してある衛星の時刻
を測定する回路の動作について説明をする。第2
図において、201は前述した疑似距離測定用デ
ジタル発振器であり、202は衛星からのPNコ
ードに同期したパルス出力であり、また、206
はこのパルス出力の位相を表わす。なお、上記疑
似距離測定用デジタル発振器201では、プロセ
ツサ141がバスライン142を介して設定値3
01の値を変えることにより、ドツプラ効果によ
り周波数のずれたGPS衛星からのPNコードに追
従できるように、出力202の周波数を変えると
ができる。 In the following, the operation of the circuit for measuring the time of the satellite shown in FIG. 2 will be explained. Second
In the figure, 201 is the digital oscillator for pseudorange measurement described above, 202 is a pulse output synchronized with the PN code from the satellite, and 206
represents the phase of this pulse output. In addition, in the digital oscillator 201 for pseudo distance measurement, the processor 141 generates the set value 3 via the bus line 142.
By changing the value of 01, the frequency of the output 202 can be changed so that it can follow the PN code from the GPS satellite whose frequency is shifted due to the Doppler effect.
212は任意の固定周波数のクロツクパルスで
あり、受信機の時計はこのクロツク212をカウ
ントすることにより形成されている。第1の保持
回路209はパルス202の位相206をクロツ
クパルス212によつて保持する回路である。2
03はパルス202を最大1023個までカウントす
るPNコードパルスカウンタであり、前記パルス
202を1023カウントするとPNコードのエポツ
クに同期したパルス204を出力する。GPSシ
ステムにおいては、周知のとおりPNコードは
1023チツプのデータ列で構成されており、エポツ
クとは前記1023チツプのデータ列の始まりの時刻
であり、1/1000秒毎に繰り返される。また、2
07はPNコードパルスカウンタ203の途中経
過のカウント値を示しており、その値207はク
ロツクパルス212により第2の保持回路210
に保持される。PNコード発生回路216は、カ
ウント値207に対応したPNコード値を出力す
る。105は出力されるPコード、107はEコ
ード、108はLコードである。205はエポツ
クに同期したパルス204を最大20個までカウン
トするエポツクカウンタであり、208はエポツ
クカウンタ205の途中経過のカウント値を表わ
しており、クロツクパルス212により第3の保
持回路211によつて保持される。213は第1
の保持回路209によつて、214は第2の保持
回路210によつて、215は第3の保持回路2
11によつてそれぞれ保持された値であり、バス
ライン142を経由してプロセツサ141に取り
込まれる。206,207,208のそれぞれの
値は、第1の保持回路209、第2の保持回路2
10、第3の保持回路211のそれぞれの保持回
路にて、クロツクパルス212により同時刻に保
持される。なお、第4図は上述の動作を示すタイ
ムチヤートである。受信機の時計のある時刻にお
ける206,207,208の値が測定されるこ
とになり、213,214,215の値により、
衛星の時刻を知ることができ、受信機の時計の時
刻との差より、疑似距離を求めることができる。 212 is a clock pulse of arbitrary fixed frequency, and the receiver's clock is formed by counting this clock 212. The first holding circuit 209 is a circuit that holds the phase 206 of the pulse 202 using the clock pulse 212. 2
03 is a PN code pulse counter that counts up to 1023 pulses 202, and when it counts 1023 pulses 202, it outputs a pulse 204 synchronized with the epoch of the PN code. As is well known, in the GPS system, the PN code is
It consists of a data string of 1023 chips, and the epoch is the start time of the data string of 1023 chips, and is repeated every 1/1000 seconds. Also, 2
07 indicates an intermediate count value of the PN code pulse counter 203, and the value 207 is stored in the second holding circuit 210 by the clock pulse 212.
is maintained. PN code generation circuit 216 outputs a PN code value corresponding to count value 207. 105 is a P code to be output, 107 is an E code, and 108 is an L code. 205 is an epoch counter that counts up to 20 pulses 204 synchronized with the epoch; 208 represents the count value of the epoch counter 205 in the middle; Retained. 213 is the first
214 is the second holding circuit 210, and 215 is the third holding circuit 2.
11, and are taken into the processor 141 via the bus line 142. The respective values of 206, 207, and 208 are the values of the first holding circuit 209 and the second holding circuit 2.
10 and the third holding circuit 211, the signals are held at the same time by the clock pulse 212. Incidentally, FIG. 4 is a time chart showing the above-mentioned operation. The values of 206, 207, and 208 at a certain time on the receiver's clock will be measured, and the values of 213, 214, and 215 will give
The time of the satellite can be known, and the pseudo distance can be calculated from the difference from the time of the receiver's clock.
第2図における疑似距離測定用デジタル発振器
201の出力202の位相206の疑似距離測定
に使用する上位のビツト数をMとすると、測定さ
れた衛星の時刻TSV(秒)は、
TSV=Z×6+NDT×20/1000+NDTC×1/1000
+NCDC×1/1023×1000+NNCO/2M×1/1023×10
00
で表わすことができる。 If the number of upper bits used for pseudorange measurement of the phase 206 of the output 202 of the pseudorange measurement digital oscillator 201 in FIG. 2 is M, then the measured satellite time T SV (seconds) is T SV =Z ×6+N DT ×20/1000+N DTC ×1/1000 +N CDC ×1/1023×1000+N NCO /2 M ×1/1023×10
It can be expressed as 00.
衛星から送信されるPNコードは、1023チツプ
のデータ列により構成され、エポツクを始まりと
して1/1000秒毎に繰り返される。即ち、PNコ
ードの1ビツトは、1/(1000×1023)秒の時間
幅を有する。また、衛星から送信される航法デー
タは、50ビツト/秒の速度で送信されており、即
ち、20/1000秒の時間幅を有しており、その始ま
りは、エポツクと一致する。サブフレームは、
300ビツトのデータで構成されており、その時間
幅は6秒である。上式の第1項の「6」は衛星か
ら送信されてくるサブフレームの時間幅(秒)
を、第2項の20/1000はデータ1ビツトの時間幅
(秒)を、第3項の1/1000はエポツクの周期
(秒)を、第4項、第5項の1/(1000×1023)
はPNコードの1チツプの時間幅(秒)を表わし
ている。 The PN code transmitted from the satellite consists of a data string of 1023 chips, and is repeated every 1/1000 seconds starting from the epoch. That is, one bit of the PN code has a time width of 1/(1000×1023) seconds. Furthermore, the navigation data transmitted from the satellite is transmitted at a rate of 50 bits/second, that is, it has a time width of 20/1000 seconds, and its beginning coincides with the epoch. The subframe is
It consists of 300 bits of data, and its time width is 6 seconds. "6" in the first term of the above equation is the time width (seconds) of the subframe transmitted from the satellite.
, the second term 20/1000 is the time width of 1 bit of data (seconds), the third term 1/1000 is the epoch period (seconds), and the fourth and fifth terms 1/(1000× 1023)
represents the time width (seconds) of one chip of the PN code.
以下、第5図を用いて、上式について詳細に説
明する。 Hereinafter, the above equation will be explained in detail using FIG. 5.
上式において、第1項の「Z」は、通常「Zカ
ウントと呼ばれる値であり、衛星から送信される
サブフレームの始まりの時刻を表わし、プロセツ
サ141においてGPS衛星から送信されたデー
タを復調することにより得られる。従つて第1項
の「Z×6」は、測定された衛星時刻TSVを含む
サブフレームの始まりの時刻を表わす。 In the above equation, "Z" in the first term is a value usually called "Z count" and represents the start time of the subframe transmitted from the satellite, and the processor 141 demodulates the data transmitted from the GPS satellite. Therefore, the first term "Z×6" represents the start time of the subframe including the measured satellite time TSV .
第2項中の「NDT」は、測定された衛星時刻
TSVを含むサブフレーム内の最初のビツトデータ
から、測定された衛星時刻TSVを含むビツトデー
タまでのカウント数を表わす。従つて第2項の
「NDT×20/1000」は、衛星時刻TSVを含むサブフ
レームの始まりから衛星時刻TSVを含むビツトデ
ータの始まりまでの経過時間を表わす。また、
NDTは、プロセツサ141において、ソフトウエ
アで構成されたカウンタによりカウントされてい
る。 "N DT " in the second term is the measured satellite time
It represents the count from the first bit data in the subframe containing TSV to the bit data containing the measured satellite time TSV . Therefore, the second term "N DT ×20/1000" represents the elapsed time from the start of the subframe including the satellite time T SV to the start of the bit data including the satellite time T SV . Also,
NDT is counted by a counter configured by software in the processor 141.
第3項中の「NDTC」は、第3の保持回路21
1により保持された値215であり、従つて第3
項の「NDTC×1/1000」は、衛星時刻TSVを含む
ビツトデータの始まりの時刻から経過したエポツ
ク時刻までの経過時間を表わす。 “N DTC ” in the third term refers to the third holding circuit 21
1 and thus the value 215 held by the third
The term "N DTC x 1/1000" represents the elapsed time from the start time of the bit data including the satellite time TSV to the epoch time.
第4項中の「NCDC」は、第2の保持回路21
0により保持された値214であり、従つて第4
項の「NCDC×1/(1023×1000)」は、衛星時刻
TSVを含むPNコード周期の始まりの時刻から衛
星時刻TSVを含むPNコードチツプの始まりの時
刻までの経過時間を表わす。 "N CDC " in the fourth term is the second holding circuit 21
The value held by 0 is 214 and therefore the fourth
The term "N CDC × 1/(1023 × 1000)" is the satellite time
It represents the elapsed time from the start time of the PN code cycle including the TSV to the start time of the PN code chip including the satellite time TSV .
第5項中の「NNCO」は、第1の保持回路20
9により保持された値213であり、従つて第5
項の「(NNCO/2M)×1/(1023×1000)」は、衛
星時刻TSVを含むPNコードチツプの始まりの時
刻から衛星時刻TSVまでの経過時間を表わす。 “N NCO ” in the fifth term refers to the first holding circuit 20
9 and thus the value 213 held by the fifth
The term "(N NCO /2 M ) x 1/(1023 x 1000)" represents the elapsed time from the start time of the PN code chip including the satellite time T SV to the satellite time T SV .
以上、上記の測定された衛星時刻TSVと上記衛
星時刻TSVを測定した時点での受信機の時刻との
差より疑似距離を求めることができる。 As described above, the pseudorange can be determined from the difference between the measured satellite time TSV and the receiver time at the time when the satellite time TSV was measured.
また、プロセツサ141は、疑似距離を4つの
GPS衛星に対して求めれば、GPSの測位原理に
より受信点の位置を算出することができる。 In addition, the processor 141 calculates four pseudo distances.
If it is determined for GPS satellites, the position of the receiving point can be calculated using the GPS positioning principles.
本発明においては、疑似距離測定用デジタル発
振器を用いて、その位相値を読み取ることによ
り、測定される衛星の時刻の測定分解能を向上さ
せることを特徴としており、第1の保持回路20
9に保持される位相206の上位のビツト数をM
とすると、パルス202は衛星から送信された
PNコードに同期しているから、パルスの周期は
1/1023×103秒
であり、測定される衛星の時刻の測定分解能は
1/1023×103×1/2M秒
であり、従来の衛星の時刻を基準にして、受信機
の時刻を測定する方法に比べ、位相206の上位
ビツト数Mを大きくすることにより、測定分解能
の向上を測ることができる。また、従来のGPS
受信機に比べ、疑似距離の測定分解能を向上させ
るために、受信機の時計を構成するクロツクの周
波数を高くする必要がない。 The present invention is characterized in that the measurement resolution of the time of the satellite to be measured is improved by using a digital oscillator for pseudorange measurement and reading its phase value.
The number of upper bits of phase 206 held at 9 is M
Then, pulse 202 is transmitted from the satellite
Since it is synchronized with the PN code, the pulse period is 1/1023 × 10 3 seconds, and the measurement resolution of the satellite time is 1/1023 × 10 3 × 1/2 M seconds, which is different from the conventional Compared to the method of measuring the receiver time using the satellite time as a reference, by increasing the number M of upper bits of the phase 206, the measurement resolution can be improved. Also, traditional GPS
Compared to the receiver, there is no need to increase the frequency of the clock that constitutes the receiver's clock in order to improve the pseudorange measurement resolution.
(発明の効果)
以上説明したように、従来の方法である衛星時
刻を基準にして、受信機の時刻を測定することに
よつて、衛星−受信点間の疑似距離を求める方法
では、測定精度は、受信機の時計の分解能を上げ
る必要があり、即ち、測定精度を向上させるため
には、受信機の時計を構成しているクロツクの周
波数を高くする必要があるが、それに対して、本
発明においては、疑似距離測定用デジタル発振器
を用い、衛星から送信されたPNコードに同期し
たパルスを発生させ、前記パルスの位相を読み取
ることにより、衛星から受信点までの電波伝播遅
延時間の測定分解能を上げることができ、それだ
け衛星−受信点間の疑似距離測定の測定精度を上
げることができ、その結果位置測定精度が上がる
効果がある。(Effects of the Invention) As explained above, in the conventional method of determining the pseudo distance between the satellite and the receiving point by measuring the time of the receiver based on the satellite time, the measurement accuracy is In order to improve the measurement accuracy, it is necessary to increase the resolution of the receiver's clock. In the invention, a digital oscillator for pseudorange measurement is used to generate pulses synchronized with the PN code transmitted from the satellite, and by reading the phase of the pulse, it is possible to measure the radio wave propagation delay time from the satellite to the receiving point with resolution. This has the effect of increasing the accuracy of pseudo distance measurement between the satellite and the receiving point, thereby increasing the accuracy of position measurement.
第1図は本発明測定回路の一実施例のブロツク
図、第2図は構成要素としてのPNコード発生器
のブロツク図、第3図は疑似距離測定用デジタル
発振器の構成を示すブロツク図、第4図は第2図
のPNコード発生器の各部の動作を示すタイムチ
ヤート、第5図は衛星から送信されてくるデータ
の構成を示す図である。
102……周波数変換回路、104,109,
122,124,129,131……相関器、1
06……PNコード発生器、110,115……
ろ波器、112,117……増幅器、114,1
19……ミキサ、133,134,135,13
6……ADコンバータ、141……プロセツサ、
142……プロセツサのバスライン、143……
デジタル発振器、201……疑似距離測定用デジ
タル発振器、203……PNコードパルスカウン
タ、205……エポツクカウンタ、209……第
1の保持回路、210……第2の保持回路、21
1……第3の保持回路、216……PNコード発
生回路、302……設定値Kを保持するフリツプ
フロツプ、304……加算器、305……加算結
果を保持するフリツプフロツプ。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the measuring circuit of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a PN code generator as a component, FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a digital oscillator for pseudo distance measurement, and FIG. FIG. 4 is a time chart showing the operation of each part of the PN code generator shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a diagram showing the structure of data transmitted from the satellite. 102...Frequency conversion circuit, 104, 109,
122, 124, 129, 131... correlator, 1
06...PN code generator, 110,115...
Filter, 112, 117...Amplifier, 114, 1
19...Mixer, 133, 134, 135, 13
6...AD converter, 141...processor,
142... Processor bus line, 143...
Digital oscillator, 201... Digital oscillator for pseudo distance measurement, 203... PN code pulse counter, 205... Epoch counter, 209... First holding circuit, 210... Second holding circuit, 21
1... Third holding circuit, 216... PN code generation circuit, 302... Flip-flop that holds the set value K, 304... Adder, 305... Flip-flop that holds the addition result.
Claims (1)
と同一の疑似雑音符号(以下PNコードという)
を発生するPNコード発生器と、測位演算及び受
信機各部の制御を行なうプロセツサとを有し、
GPS衛星と受信点間の疑似距離を測定して受信
点の位置を求めるGPS受信機において、前記PN
コード発生器に含まれる疑似距離測定回路であつ
て、前記プロセツサにより制御されることにより
衛星から送信されたPNコードに同期したパルス
を発生し前記パルスの位相を出力する疑似距離測
定用デジタル発振器と、該デジタル発振器から出
力された位相を保持し該保持されたデータを前記
プロセツサに送出する第1の保持回路と、前記デ
ジタル発振器から出力されたパルスを最大1023個
までカウントして前記PNコードのエポツクに同
期したパルスと途中経過のカウント値を出力する
PNコードパルスカウンタと、前記PNコードパ
ルスカウンタの途中経過のカウント値を保持し、
保持したカウント値を前記プロセツサに送出する
第2の保持回路と、前記PNコードパルスカウン
タから出力されるPNコードのエポツクに同期し
たパルスを最大20個までカウントし、かつ途中経
過のカウント値を出力するエポツクカウンタと、
前記エポツクカウンタの途中経過のカウント値を
保持し、保持したカウント値を前記プロセツサに
送出する第3の保持回路とで構成されたことを特
徴とするGPS受信機における疑似距離測定回路。1 Pseudo-noise code (hereinafter referred to as PN code) that is at least the same as the GPS satellite that you are currently trying to receive
It has a PN code generator that generates a PN code, and a processor that performs positioning calculations and controls each part of the receiver.
In a GPS receiver that determines the position of a receiving point by measuring a pseudo distance between a GPS satellite and a receiving point, the PN
A pseudorange measuring circuit included in the code generator, which generates a pulse synchronized with the PN code transmitted from the satellite by being controlled by the processor, and outputs the phase of the pulse. , a first holding circuit that holds the phase output from the digital oscillator and sends the held data to the processor; and a first holding circuit that counts up to 1023 pulses output from the digital oscillator and outputs the PN code. Outputs pulses synchronized with epoch and intermediate count values
retains a PN code pulse counter and the intermediate count value of the PN code pulse counter;
A second holding circuit sends the held count value to the processor, and counts up to 20 pulses synchronized with the epoch of the PN code output from the PN code pulse counter, and outputs the intermediate count value. An epoch counter to
A pseudo-range measuring circuit for a GPS receiver, comprising a third holding circuit that holds a count value of the epoch counter in progress and sends the held count value to the processor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014785A JPS61198076A (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Pseudo distance measuring circuit in gps receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014785A JPS61198076A (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Pseudo distance measuring circuit in gps receiver |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61198076A JPS61198076A (en) | 1986-09-02 |
| JPH0375073B2 true JPH0375073B2 (en) | 1991-11-28 |
Family
ID=12572656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4014785A Granted JPS61198076A (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Pseudo distance measuring circuit in gps receiver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61198076A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63273999A (en) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Furuno Electric Co Ltd | Information transmitter |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP4014785A patent/JPS61198076A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61198076A (en) | 1986-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5893044A (en) | Real time clock apparatus for fast acquisition or GPS signals | |
| US6191731B1 (en) | GPS receiver having a fast time to first fix | |
| JP3738271B2 (en) | GPS receiver and method of processing GPS signals | |
| RU2236692C2 (en) | Receiver of signals from gps system and method for processing gps system signals | |
| US5245628A (en) | Enhanced l1/l2 code channel for global positioning system receivers | |
| CN1128064A (en) | Pseudorandom noise ranging receiver which compensates for multipath distortion by making use of multiple correlator time delay spacing | |
| US5373531A (en) | Signal acquisition and reception method for a global positioning system signal | |
| EP0351156A1 (en) | Global positioning system receiver with radio frequency and digital processing sections | |
| EP0501828A1 (en) | Method and system for a multi channel and search global position signal processor | |
| CN1031843C (en) | A pseudorandom noise ranging receiver which compensates for multipath distortion by dynamically adjusting the time delay spacing between early and late correctors | |
| EP0389972A2 (en) | Differential doppler velocity GPS receiver | |
| JPH07111457B2 (en) | Heading determination device | |
| CN113835109B (en) | Terminal positioning method and device, electronic equipment, storage medium and program product | |
| CN102788983A (en) | GPS and Glonass multichannel parallel signal tracing method and correlator | |
| JP4916660B2 (en) | Support in satellite positioning system | |
| JPH0375073B2 (en) | ||
| JP3848687B2 (en) | Electronic navigation device | |
| JPH0242374A (en) | Determination of pseudo range from earth orbit satellite | |
| US20090180520A1 (en) | Positioning apparatus | |
| JP2001311768A (en) | Gps receiver with multi-path judging function | |
| JPH0466316B2 (en) | ||
| JPS63273999A (en) | Information transmitter | |
| JP2537802B2 (en) | GPS receiver | |
| JP5455542B2 (en) | GPS receiver and method of processing GPS signals | |
| JPH071303B2 (en) | Positioning device |