GPS测位方法、GPS终端及GPS测位系统技术方案

解决现有的ＧＰＳ测位系统及ＧＰＳ侧位装置存在灵敏度（Ｓ／Ｎ）的提高不充分的课题。对频率变换后的Ｃ／Ａ码进行多普勒修正，通过从相关峰值位置检测部确定的极性反相的边界相加的上述Ｃ／Ａ码和内部发生的Ｃ／Ａ码的相关计算，算出伪距离，在接收电场良好的情况下，根据自己取出的导航数据和上述伪距离，计算位置，在不好的情况下，根据从外部装置接收的导航数据和上述伪距离，计算位置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及接收来自卫星的GPS信号，准确地检测接收位置的GPS测位系统及GPS测位装置。多颗卫星被发射在地球的周围，从各卫星连续地发送完全相同的传输频率为1575.42GHz的电波。用分配给每个卫星的作为不同的编码模式的伪噪声码，对该电波进行相位调制，能进行分离并接收。作为该伪噪声码一般是能公开利用的按照称为C/A码的规则变化的代码模式。另外，使用者为了进行测位，通过用必要的作为卫星的轨道信息或卫星上的修正值、电离层的修正系数等信息的导航数据，使C/A码的极性反相，载于上述电波中进行发送。上述C/A码如图21所示，将1023位＝1msec作为1PN帧，该PN帧是连续的有规则的信号。另外，上述导航数据为50BPS，C/A码还根据该导航数据的极性进行反相。图22是表示例如美国专利第5663734号说明书中记载的现有的GPS测位系统及GPS测位装置的结构框图，图中，101是基站，备有GPS接收天线102和发送天线103。104是远程装置。该远程装置104有备有GPS接收天线105的从RF到IF的变换器106、将来自该变换器106的模拟信号变换成数字信号的A/D变换器107、记录来自该A/D变换器107的输出的存储器(数字取样存储器)108、以及处理来自该存储器108的信号的通用可编程序数字信号处理电路(以下简称DSP电路)109。而且，除此以外还有连接在DSP电路109上的程序EPROM(ROM，存储器)110、频率合成器111、功率调节电路112、地址写入电路113、微处理机114、RAM(存储器)115、EEPROM(ROM，存储器)116、连接在备有收发天线117的微处理机114上的调制解调器118。其次说明工作情况。基站101向远程装置104发出指令，通过由数据通信线路119传输的信息，进行测定。基站101向该信息中成为对象的卫星发送作为卫星信息的多普勒数据。该多普勒数据具有频率信息的格式，信息进行对象卫星的特定。由作为远程装置104的一部分的调制解调器118接收该信息，并存储在与微处理机114相结合的存储器108中。微处理机114处理DSP电路109、地址写入电路113和调制解调器118之间的数据信息的传递，控制远程装置104内的功率管理功能。远程装置104在(例如从基站101)收到了对GPS处理、以及多普勒信息的指示的情况下，微处理机114根据该指示，启动功率调节电路112。该功率调节电路112通过输电线120a～120e，将功能提供给从RF到IF的变换器106、A/D变换器107、存储器108、DSP电路109及频率合成器111。因此经过GPS接收天线105接收的来自GPS卫星的信号被向下降频到IF频率后被施以数字化。相当于从通常100毫秒至1秒(或更长)的时间。这样的数据集被存储在存储器108中。用DSP电路109进行伪距离计算。另外DSP电路109通过迅速地进行局部作成的基准和接收的信号之间的多个相关运算，能使用快速傅立叶变换(FFT)算法进行极其迅速的伪距离计算。快速傅立叶变换算法同时并行探索这样的所有的位置，加速运算过程。如果DSP电路109结束了对各个对象卫星的伪距离计算，便经过相互连接总线122，将该信息发送给微处理机114。其次，微处理机114为了算出最后的位置，利用调制解调器118，经过数据通信线路119将伪距离数据传送给基站101。除了伪数据以外，表示存储器108中的从最初的数据收集开始经过数据通信线路119发送数据的时刻为止的经过时间的延迟能同时被发送给基站101。该延迟能提高进行位置计算的基站101的能力。其原因是GPS卫星位置因此能在数据收集的时刻进行计算。调制解调器118为了通过数据通信线路119进行信息的收发，个别地利用收发天线117。调制解调器118包括通信接收机和通信发送机，而且可以理解为两者交替地与收发天线117结合。基站101为了发送及接收数据链路信息，同样能使用个别的收发天线103，因此，在基站101中能经过GPS接收天线102连续地接收GPS信号。在DSP电路109的位置计算中，对应于存储在存储器108中的数据的量及DSP电路109或几个DSP电路的速度，所必要的时间能期待在数秒钟以内。如上所述，存储器108用较长的时间捕捉合适的记录。使用快速卷积法的大块数据的有效处理有助于处理低接收电平的信号用的性能(例如由于建筑物、树木等造成显著的遮挡，致使接收电平下降时)。用该同一缓冲的数据能计算可视的GPS卫星的所有的伪距离。这能改善信号振幅迅速变化状态(城市的障碍状态)下连续跟踪GPS接收机的性能。就图23说明用上述DSP电路109进行的信号处理。处理的目的是关于局部发生的波形，确定能接收的波形的时刻，另外为了获得高灵敏度，上述波形的极长部分通常被处理成100毫秒至1秒的部分。接收的GPS信号(C/A码)由1023位＝1msec的反复伪随机(PN帧)构成。因此，或者前后的PN帧彼此相加。例如由于1秒内存在1000PN帧，所以相关地将第一帧加在下一个第二帧中，将产生的结果加在第三帧中。以下，如图23(A)～(E)所示，依次进行相加。其结果，能获得具有1PN帧＝1023位的持续时间的信号。如果将该情况的相位与局部基准情况相比较，则能确定两者之间的相对时间、即伪距离。现有的GPS测位系统及GPS测位装置由于如上构成，所以能实现高灵敏度，因此在称为接收GPS信号的预积分的相关计算前的信号处理过程中，为了减少导航数据的极性反相对积分效果的影响，所以上述预积分对5～10PN帧进行。GPS接收信号中包含的C/A码的相位根据导航数据的内容，导航数据的区间相位进行极性反相。因此，在这样的处理中C/A码的极性随着导航数据的变化而变化，所以根据C/A码的极性进行积分(累积相加)时，信号分量互相抵消，存在灵敏度(S/N)提高不充分的缺点。就是说，未检测导航数据的极性反相的边界。因此，理论上有积分个数的极限，存在灵敏度(S/N)提高不充分的课题。另外，作为终端的远程装置进行位置测定(以下称测位)处理时，每次都从基站获得多普勒信息，算出至可视卫星的伪距离，根据该伪距离，将某一结果发送给服务器，检测出终端位置。因此，测位时总是需要与服务器通信，存在花费通信费用的课题。本专利技术就是为了解决上述的课题而完成的，目的在于在接收灵敏度不好的情况下也能与外部装置通信，谋求降低通信费用，另外，获得一种即使在室内、建筑物的遮挡处等也能稳定地接收的高灵敏度的GPS测位系统及GPS测位装置。本专利技术的GPS测位系统的GPS终端是这样一种终端对接收的GPS信号进行频率变换后，用每单位时间规定数的取样信号进行A/D变换，将该规定时间内的信号存储在存储器中，根据从外部装置获得的多普勒信息或在内部检测的多普勒信息和局部振荡频率偏移检测信息，对该存储的GPS信号中包含的选择卫星的频率进行多普勒修正后，进行选择卫星的C/A码信号的多普勒修正，将对应于选择卫星的C/A码的每个码长等效部分的同一位等效位置的值乘以从外部装置获得的导航数据或在内部检测的导航数据，在规定区间对该多普勒修正后的GPS信号进行改变极性的处理，进行该规定区间的加法运算，对规定的导航数据部分反复进行同样的处理，求出它们的累积结果，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧＰＳ测位系统，它具有接收来自卫星的ＧＰＳ信号，取出导航数据及多普勒信息的外部装置，以及通过该外部装置和通信媒体连接并接收来自卫星的ＧＰＳ信号的ＧＰＳ终端，该ＧＰＳ测位系统的特征在于：该ＧＰＳ终端对接收的ＧＰＳ信号进行频率变换后，用每单位时间规定数的取样信号进行Ａ／Ｄ变换，将该规定时间内的信号存储在存储器中，根据从外部装置获得的多普勒信息或在内部检测的多普勒信息和局部振荡频率偏移检测信息，对该存储的ＧＰＳ信号中包含的选择卫星的频率进行多普勒修正后，进行选择卫星的Ｃ／Ａ码信号的多普勒修正，将对应于选择卫星的Ｃ／Ａ码的每个码长等效部分的同一位等效位置的值乘以从外部装置获得的导航数据或在内部检测的导航数据，在规定区间对该多普勒修正后的ＧＰＳ信号进行改变极性的处理，进行该规定区间的加法运算，对规定的导航数据部分反复进行同样的处理，求出它们的累积结果，用该累积结果和自己所具有的选择卫星的Ｃ／Ａ码进行相关计算，求出至相关计算值的峰值位置的延迟时间，根据该延迟时间求ＧＰＳ终端和选择卫星之间的伪距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田诚一郎，SV利宇辛，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，麦哲伦航海公司，马杰兰系统日本株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]