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JPH11326487A - Gps受信機 - Google Patents

Gps受信機

Info

Publication number
JPH11326487A
JPH11326487A JP12907398A JP12907398A JPH11326487A JP H11326487 A JPH11326487 A JP H11326487A JP 12907398 A JP12907398 A JP 12907398A JP 12907398 A JP12907398 A JP 12907398A JP H11326487 A JPH11326487 A JP H11326487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
characteristic information
temperature
frequency characteristic
tcxo
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.)
Pending
Application number
JP12907398A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Miyahara
一典 宮原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sokkia Co Ltd
Original Assignee
Sokkia Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sokkia Co Ltd filed Critical Sokkia Co Ltd
Priority to JP12907398A priority Critical patent/JPH11326487A/ja
Publication of JPH11326487A publication Critical patent/JPH11326487A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予め基準発振器の周波数特性情報の測定,記
憶作業をなくすこと。 【解決手段】 GPS受信機において、周波数変換用T
CXOの近傍に配置された温度センサの検出値と、記憶
手段に記憶されている周波数特性情報とを比較し、当該
検出値に対応した周波数特性情報の有無を判断する。周
波数特性情報があれば、高速測位モードに移行する。当
該検出値に対応した周波数特性情報がないと、近似周波
数特性情報の有無を判定する。近似周波数特性情報があ
る場合には、補間法により仮想周波数特性を演算した上
で高速測位モードに移行する。近似周波数特性情報がな
いと判定したときに、信号をサーチ範囲を広帯域とする
測位モードに移行する。近似周波数情報があると判定し
たときと、ないと判定したときには、測位終了後、該当
する温度に対応するTCXOの周波数を算出し、記憶手
段に書込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、GPS受信機に
係り、特に、信号処理回路に周波数変換用の高周波信号
を供給する基準発振器の温度補償機能の改良技術に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】GPS受信機は、通常、より正確な現在
位置の測位を可能にするために、トラッキング.ループ
のバンド幅を狭めて人工衛星からの電波信号を受信して
いる。
【0003】ところで、GPS受信機の電源投入直後で
は、基準信号発生手段としての温度補償型水晶発振器
(以下TCXOという)の発信周波数の温度特性によ
り、発信周波数が急激に変化するので、人工衛星からの
電波を補足したい場合には、先ず、TCXOの発信周波
数が安定するまでの期間、信号をサーチする周波数の範
囲を広げて受信し、得られた測定値から軌道データを復
調し、この軌道データに基づいて、距離測定をして正確
な現在位置の測位を行う必要があった。
【0004】しかしながら、このような方式では、正確
な測位演算を実行するまでの時間が相当長時間となる。
【0005】そこで、電源投入から測定までの時間を短
縮するための従来技術として、例えば、特開昭63−3
08587号公報にその一例が開示されている。この公
報に記載されている発明は、受信用のTCXOの発信周
波数の温度特性を、読出し可能な記憶手段に記憶させる
とともに、前記TCXOの近傍に温度センサを配設し、
GPS受信機の電源投入の際に、温度センサから導出さ
れる温度情報を基に、記憶手段に記憶してあるTCXO
の温度特性に係る予測周波数を読出すことにより、電源
投入後からのGPS衛星信号を補足するまでの時間を短
縮するものである。
【0006】しかしながら、このようなTCXOに対す
る温度補償手段には、以下に説明する技術的な課題があ
った。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、先ず、温度
センサの出力と、TCXOの出力周波数のずれ量は、単
純な関係ではなく、温度センサの出力からTCXOの出
力周波数を求めるには、温度センサの出力を適当な範囲
で分割し、この範囲内でのTCXOの出力周波数のずれ
量を予め記憶しておく必要があり、このためには、予め
TCXOの温度変動分を測定し、その値をROMテーブ
ルなどの記憶手段に記憶させる作業が必要となり、余分
な生産コストがかかる欠点があった。
【0008】また、上述した公報に示されている温度補
償手段の場合には、予め測定された温度範囲外とのドリ
フト分については、補償することができないので、特
に、極端な気候の場所、例えば、寒冷地や酷暑地域での
使用についての制限があった。この発明は、このような
従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的
とするところは、TCXOの特性変動を予め測定記憶さ
せることなく、使用とともに温度特性情報を蓄積するこ
とで、温度条件の規制されることがなく、短時間でのア
クセスが可能となるGPS受信機を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、人工衛星からの送信電波を受信するアン
テナと、このアンテナを介して受信した複数の人工衛星
からの送信電波をデジタル信号に変換して演算処理し、
地球上の座標値を求める信号処理回路とを備えたGPS
受信機において、前記信号処理回路に周波数変換用の高
周波信号を供給する基準発振器と、この基準発振器の近
傍に配置された温度センサと、前記基準発振器の温度に
対応した周波数特性情報を記憶する記憶手段と、前記記
憶手段の記憶内容と前記温度センサの検出値とを比較
し、当該検出値に対応した周波数特性情報の有無及び当
該検出値の近似周波数特性情報の有無を判定する判定手
段と、前記判定手段で前記周波数特性情報があると判定
したときに、受信電波のサーチ範囲を狭帯域とする高速
測位モードを実行させ、前記判定手段で前記近似周波数
特性情報があると判定したときに、補間法により仮想周
波数特性を演算した上で前記高速測位モードを実行さ
せ、前記判定手段で前記近似周波数特性情報がないと判
定したときに、受信電波のサーチ範囲を広帯域とする測
位モードを実行させる切替え命令手段と、前記判定手段
で前記近似周波数情報があると判定したとき、および、
この近似周波数特性情報がないと判定したとき、測位終
了後、前記各測位モードにおいて算出されたドップラ量
に基づき、該当する温度に対応する前記基準発振器の周
波数を算出する演算手段と、前記演算手段の演算結果を
前記記憶手段に書込む書込み手段とを設けた。このよう
に構成されたGPS受信機よれば、GPS受信機の初期
状態において、周波数特性情報が全くないか、あるい
は、初期設定された限られた周波数特性情報しかない場
合は、全帯域を周波数サーチする測位モードで実行され
る場合が多いが、一回測位する毎に周波数特性情報は、
順次記憶手段に書加えられるので、測定を繰り返すこと
により、周波数測定情報の精度が増すことになり、使用
頻度が増加すると、より一層短時間での測位が可能とな
る。また、該当する周波数特性情報がない場合には、既
に記憶手段に蓄えられている温度に対応する周波数特性
情報から仮想的にその温度に対応する周波数特性を割出
すことによって、短時間での測位が可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1
は、この発明にかかるGPS受信機の一実施例を示して
いる。同図に示すGPS受信機1は、衛星から送信され
た電波を受信するアンテナ2と、アンテナ2によって受
信された電波を増幅する高周波増幅回路3と、増幅回路
3の出力信号を中間周波数信号に変換する周波数変換回
路4と、周波数変換回路4から出力される中間周波数信
号をデジタル変換するA/D変換回路5と、変換器5で
変換されたデジタル信号を復調するディジタル処理回路
6と、これら各部にクロック信号を送出するシンセサイ
ザ7と、シンセサイザ7を動作させるTCXO8、及び
TCXO8の近傍に配置された温度センサ9などを備え
ている。
【0011】また、A/D変換回路5の出力端は、ミキ
サ10、11を介してPN信号発生器12、NCO1
3、及びLPF14を介して制御及び演算用のコンピュ
ータのI/Oポート15に接続され、LPF14を介し
てコンピュータ側に検波信号を送出するとともに、コン
ピュータからのサーチ制御信号、及び制御信号によって
作動されるようになっている。
【0012】さらに、デジタル処理回路6で復調された
測位データ及び温度センサ9の測定値もコンピュータ内
に取入れられ、ここで演算処理された結果を図示しない
ディスプレイに出力する。
【0013】コンピュータは、CPU16、ROM1
7、RAM18などの一般的構成に加え、アルマナック
データ記憶用のRAM19、温度ドリフトテーブルを格
納するためのRAM20及びこれらRAM19、20の
バックアップ用電源21を内蔵したものである。
【0014】このように構成したRAM19、20は、
電源断状態においても、電源21によってバックアップ
されるので、常時書込まれた記憶内容を保持し、次回に
その記憶内容を活用できるようになっている。
【0015】なお、このようなバックアップ保持された
RAMに換えて、電源断状態においてもデータが消えな
いリード/ライト可能なフラッシュPROMなどを用い
ることもできることは勿論である。
【0016】CPU16は、ROM17に内蔵されたプ
ログラムに従って、前記GPS受信機1及び温度センサ
9からの入力状態に応じた測位モード、及びそれに応じ
た演算制御を、以下の図2に示す手順で実行する。
【0017】手順がスタートすると、まず、温度センサ
9の検出値が読込まれ(ステップ101)、この検出値
に対応するTCXO8の周波数特性情報(以下ドリフト
情報という)がRAM20内に格納されているかどうか
が判断される(ステップ102)。ステップ102で対
応するドリフト情報があると判断された場合には、ステ
ップ103に移行する。
【0018】ステップ103では、RAM20内に格納
されている該当する温度に対応するドリフト情報を取込
み(ステップ103)、ステップ114以降の通常の高
速測位モードで測定を実行させる。
【0019】また、ステップ102で検出値に対応する
ドリフト情報が存在しないと判断された場合には、該当
する検出温度に対応するドリフト情報を挟むこれに近い
二つ以上の近似ドリフト情報の有無が、ステップ104
で判断される。
【0020】そして、この近似ドリフト情報があると判
断された場合には、その近似ドリフト情報に対するドリ
フト量を抽出し(ステップ105)、補間法(内挿法と
もいう)による演算を実行し、その結果を仮想ドリフト
情報として算出し、(ステップ106)、次いで、ステ
ップ114からの高速測位モードを実行させる。
【0021】一方、ステップ104において、近似ドリ
フト情報がないと判断された場合には、ステップ107
以降の全帯域を周波数サーチする測位モードが実行され
る。
【0022】ここで、この実施例にかかるGPS受信機
1では、その使用初期段階、例えば、工場出荷直後のデ
フォルト設定状態では、RAM20内に格納されている
ドリフト情報は、0ないし基本的な情報しか格納されて
いない。それ故、使用初期段階ではステップ107以下
の全帯域サーチモードの可能性が高い。
【0023】すなわち、この測位モードでは、サーチ周
波数の帯域を広げ、全帯域の周波数をサーチし、同期さ
せる(ステップ107〜108)。
【0024】この測位にかかる時間は、従来と同様に長
時間となるが、当該測位により得られたドップラ量を同
期回路から読込み、温度ドリフト分を演算することによ
り(ステップ109、110)、当該測定時の温度にお
けるドリフト情報が得られることになる。
【0025】この温度−ドリフト情報は、次のようにし
て求められる。
【0026】温度ドリフト分=(測位結果と衛星の位置
情報より算出したドップラ量)−(同期回路によるドッ
プラ量)
【0027】このドリフト情報は、RAM20内に書込
まれ(ステップ112)、その温度に対応するアドレス
にドリフト情報が格納されることになり、次回測定時の
温度補償データとして活用されることになる。
【0028】一方、高速測位モードにおいては、アルマ
ナック情報の有無が判定され(ステップ114)、この
情報がある場合には、ステップ115でそのドップラ量
が算出され、ドップラ量とドリフト量とを同期回路にセ
ット(ステップ116)することで、高速に同期させる
ことができる(ステップ117)。
【0029】ステップ114において、アルマナック情
報がないと判断された場合には、得られたドリフト量を
中心に周波数サーチし、同期させ(ステップ119)、
ステップ120に移行する。なお、アルマナックデータ
は、あり,なしにかかわらず、自動的に更新される。
【0030】ステップ120では、仮想ドリフト情報を
使用したか否かが判断され、仮想ドリフト情報を用いて
いない場合には、処理手順が終了する。一方、ステップ
121で仮想ドリフト情報を使用したと判断された場合
には、ステップ111から113の手順を実行して、そ
の時の温度ドリフト分を求めて、ドリフト情報がRAM
に書き込まれる。
【0031】さて、以上のように構成されたGPS受信
機1によれば最初の測位作業で該当する温度に対するT
CXO8のドリフト情報がなく、また、近似温度におけ
る近似ドリフト情報がない場合には、測定に長い時間が
かかることになるが、同一温度、あるいは、近似ドリフ
ト情報がある状態で測定する時には、高速測位が可能と
なる。
【0032】また、GPS受信機1の使用回数が増加す
るにつれてRAM20内のドリフト情報が増すことにな
るため、ユーザが使用する毎にAI機能が更新され、使
用回数の増加に伴って、全温度領域での高速測位が可能
となり、その測位精度も向上することになる。
【0033】なお、TCXO8は、例えば、−40℃で
1p.p.m、+70℃で3p.p.mの温度ドリフト量があり、
その使用温度域は、例えば、−30℃〜+80℃である
のに対し、温度センサとしてSiICセンサなどを用い
た場合には、その計測温度域は、−100℃〜+150
℃であるため、TCXO8の使用温度域全般にわたる温
度補償が可能となる。
【0034】
【発明の効果】以上実施例により詳細に説明したよう
に、本発明にかかるGPS受信機にあっては、GPS受
信機の初期状態において、周波数特性情報が全くない、
あるいは初期設定された限られた周波数特性情報しかな
い場合は、全帯域を周波数サーチする測位モードで実行
される場合が多いが、一回測位する毎に周波数特性情報
が、記憶手段に書加えられるので、順次周波数測定情報
の精度が増すことになり、ユーザの使用頻度が増す毎に
短時間測位が可能となる。
【0035】また、該当する周波数特性情報がない場合
にあっても、読込まれた温度より、既に記憶手段に蓄え
られている温度に対応する周波数特性から、仮想的にそ
の温度に対応する周波数特性情報を割出すことによっ
て、短時間での測位を可能とすることができるうえ、測
位後の正確な周波数特性情報をデータとして蓄えること
ができる。
【0036】このため、本発明では、予めTCXOの周
波数変動分を多岐にわたって測定し、そのデータをRO
Mなどに書込んでおく必要がなく、必要最低限の設定を
した状態で工場出荷すればよいため、安価に提供できる
ほか、温度安定度が低いTCXOでも温度による安定度
の規制を受けないので、TCXOそのものも安価に構成
できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるGPS受信機のハードウェア構
成を示すブロック図である。
【図2】同受信機の測位処理手順を示すフローチャート
である。
【符号の説明】
1 GPS受信機 2 アンテナ 6 デジタル処理回路 7 TCXO 8 温度センサ 20 温度ドリフトテーブル用RAM(記憶手段) 16 CPU(読込み、判定、切替え命令、演算、書込
み手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人工衛星からの送信電波を受信するアン
    テナと、このアンテナを介して受信した複数の人工衛星
    からの送信電波をデジタル信号に変換して演算処理し、
    地球上の座標値を求める信号処理回路とを備えたGPS
    受信機において、 前記信号処理回路に周波数変換用の高周波信号を供給す
    る基準発振器と、 この基準発振器の近傍に配置された温度センサと、 前記基準発振器の温度に対応した周波数特性情報を記憶
    する記憶手段と、 前記記憶手段の記憶内容と前記温度センサの検出値とを
    比較し、当該検出値に対応した周波数特性情報の有無及
    び当該検出値の近似周波数特性情報の有無を判定する判
    定手段と、 前記判定手段で前記周波数特性情報があると判定したと
    きに、受信電波のサーチ範囲を狭帯域とする高速測位モ
    ードを実行させ、前記判定手段で前記近似周波数特性情
    報があると判定したときに、補間法により仮想周波数特
    性を演算した上で前記高速測位モードを実行させ、前記
    判定手段で前記近似周波数特性情報がないと判定したと
    きに、受信電波のサーチ範囲を広帯域とする測位モード
    を実行させる切替え命令手段と、 前記判定手段で前記近似周波数情報があると判定したと
    き、および、この近似周波数特性情報がないと判定した
    とき、測位終了後、前記各測位モードにおいて算出され
    たドップラ量に基づき、該当する温度に対応する前記基
    準発振器の周波数を算出する演算手段と、 前記演算手段の演算結果を前記記憶手段に書込む書込み
    手段とを備えたことを特徴とするGPS受信機。
JP12907398A 1998-05-12 1998-05-12 Gps受信機 Pending JPH11326487A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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