位置信息生成装置、定时信号生成装置、电子设备及移动体的制作方法_3

文档序号:9216140阅读:来源:国知局
理部13调整本地码的产生定时,使得针对各本地码的相关值变为峰值,在相关值变为阈值以上的情况下,判断为与将该本地码设为C/A码的GPS卫星2同步(捕捉到GPS卫星2)。另外,在GPS中,采用了所有的GPS卫星2使用不同的C/A码发送同一频率的卫星信号的CDMA (Code Divis1nMultiple Access:码分多址)方式。因此,能够通过判别接收到的卫星信号所包含的C/A码,检索可捕捉的GPS卫星2。
[0121]此外,基带处理部13为了取得捕捉到的GPS卫星2的轨道信息和时刻信息,进行将与该GPS卫星2的C/A码同一模式的本地码和基带信号进行混频的处理。在混频后的信号中,对包含捕捉到的GPS卫星2的轨道信息和时刻信息的导航消息进行解调。并且,基带处理部13进行取得导航消息所包含的轨道信息和时刻信息并存储到SRAM 133中的处理。
[0122]此外,基带处理部13接收规定的控制命令(具体而言,为模式设定用的控制命令),设定为通常定位模式和位置固定模式中的任意一个。基带处理部13在通常定位模式下,使用SRAM 133所存储的4个以上的GPS卫星2的轨道信息和时刻信息进行定位计算。
[0123]此外,基带处理部13在位置固定模式下,使用SRAM 133所存储的I个以上的GPS卫星2的轨道信息、和SRAM 133所存储的接收点的位置信息输出高精度的1PPS。具体而言,基带处理部13在RTC 134的一部分中具有对IPPS的各脉冲的产生定时进行计数的IPPS计数器,使用GPS卫星2的轨道信息和接收点的位置信息,计算从GPS卫星2发送的卫星信号到达接收点为止所需的传播延迟时间,并根据该传播延迟时间将IPPS计数器的设定值变更为最佳值。
[0124]另外,基带处理部13在通常定位模式中,可以根据用定位计算得到的接收点的时刻信息输出1PPS,在位置固定模式中,只要能够捕捉多个GPS卫星2,则可以进行定位计算。
[0125]此外,基带处理部13输出包含定位计算结果的位置信息和时刻信息、以及接收状况(GPS卫星2的捕捉数、卫星信号的强度等)等各种信息的NMEA数据。
[0126]如以上所说明那样构成的GPS接收机10的动作通过图1所示的处理部(CPU) 20进行控制。
[0127]处理部20 (卫星信号接收控制装置的一例)对GPS接收机10发送各种控制命令来控制GPS接收机10的动作,并接收GPS接收机10输出的IPPS和NMEA数据来进行各种处理。另外,处理部20例如可以依照任意的存储器所存储的程序进行各种处理。
[0128]该处理部20构成为包含相位比较器21、环路滤波器22、DSP (Digital SignalProcessor:数字信号处理器)23、分频器24和GPS控制部25。另外,DSP 23和GPS控制部25可以由一个部件构成。
[0129]DSP 23 (“位置信息生成部”的一例)进行如下处理:从GPS接收机10定期地(例如在每I秒)取得NMEA数据,将NMEA数据所包含的位置信息(GPS接收机10在通常定位模式下进行的定位计算的结果)汇集而生成规定时间内的统计信息,并根据该统计信息,生成接收点的位置信息。特别是,在将GPS接收机10在通常定位模式下的多个定位计算结果的众数(以下也简称作“众数”)或中位数(以下也简称作“中位数”)设为A、这多个定位计算结果的标准偏差设为σ时,DSP 23根据处于Α± σ/4的范围内的值,生成接收点的位置信息。这里,DSP 23构成了 “选择部”,该“选择部”从所述范围内选择由DSP 23生成接收点的位置信息时使用的值。此外,对于包含GPS接收机10和处理部20的结构,构成了生成定时信号的“定时信号生成装置”。另外,“选择部”(具有从A土 σ/4的范围内选择I个值的功能的结构)的至少一部分可以与DSP 23分开地设置于处理部20的内部或外部。
[0130]GPS控制部25 (接收控制部的一例)向GPS接收机10发送各种控制命令,控制GPS接收机10的动作。具体而言,GPS控制部25进行如下处理:向GPS接收机10发送模式设定用的控制命令,将GPS接收机10从通常定位模式切换为位置固定模式。此外,GPS控制部25进行如下处理:在将GPS接收机10从通常定位模式切换为位置固定模式前,向GPS接收机10发送位置设定用的控制命令,在GPS接收机10中设定DSP 23生成的接收点的位置信息。
[0131]分频器24将原子振荡器30输出的时钟信号(频率:f)f分频,输出IHz的分频时钟信号。
[0132]相位比较器21对GPS接收机10输出的IPPS和分频器24输出的IHz的分频时钟信号进行相位比较。经由环路滤波器22将相位比较器21的比较结果的相位差信号输入到原子振荡器30。环路滤波器22的参数由DSP 23设定。
[0133]分频器24输出的IHz的分频时钟信号与GPS接收机10输出的IPPS同步,定时信号生成装置I将该分频时钟信号作为与UTC同步的频率精度极高的IPPS输出到外部。此夕卜,定时信号生成装置I与IPPS同步地按每I秒将最新的NMEA数据输出到外部。
[0134]原子振荡器30是可输出利用了原子的能级跃迀的频率精度高的时钟信号的振荡器,例如广泛公知有使用了铷原子或铯原子的原子振荡器。作为原子振荡器30,例如能够使用利用了 EIT(Electromagnetically Induced Transparency:电磁感应透明)现象(也被称作CPT (Coherent Populat1n Trapping:相干布居俘获)现象)的原子振荡器或利用了光波微波双共振现象的原子振荡器等。定时信号生成装置I将原子振荡器30输出的频率为f的时钟信号也输出到外部。
[0135]原子振荡器30构成为能够根据环路滤波器22的输出电压(控制电压)对频率进行微调,如前所述,通过相位比较器21、环路滤波器22、DSP 23和分频器24,原子振荡器30输出的时钟信号与GPS接收机10输出的IPPS完全同步。即,基于相位比较器21、环路滤波器22、DSP 23和分频器24的结构作为使原子振荡器30输出的时钟信号与IPPS同步的“同步控制部”发挥功能。另外,原子振荡器30单体的频率温度特性不平坦,因此在原子振荡器30的附近配置有温度传感器40,DSP 23还进行如下处理:通过根据温度传感器40的检测值(检测温度)调整相位比较器21的输出电压,对原子振荡器30的频率温度特性进行温度补偿。
[0136]另外,当GPS接收机10无法接收卫星信号等状况(故障保持)发生时,GPS接收机10输出的IPPS的精度劣化、或者GPS接收机10停止IPPS的输出。在这样的情况下,处理部20可以停止使原子振荡器30输出的时钟信号与GPS接收机10输出的IPPS同步的处理而使原子振荡器30自行振荡。由此,定时信号生成装置I即使在GPS接收机10输出的IPPS的精度劣化的情况下,也能够输出基于原子振荡器30的自行振荡的频率精度高的1PPS。另夕卜,即使替代原子振荡器30而使用双烤箱或单烤箱的恒温槽型石英振荡器(OCXO),也能够输出基于自行振荡的频率精度高的1PPS。
[0137]以下,对通常定位模式和位置固定模式进行详细叙述。
[0138]图4是示出图3所示的GPS接收机在通常定位模式和位置固定模式下的处理过程的一例的流程图。
[0139]如图4所示,首先接通电源时(S10的“是”),基带处理部13被初始化为通常定位模式,开始检索可捕捉的GPS卫星2的卫星搜索(S12),并判断是否捕捉到了 GPS卫星2(S14)。
[0140]具体而言,基带处理部13根据RF处理部12接收卫星信号并生成的IF信号对基带信号进行解调,并且产生与各卫星编号的C/A码同一模式的本地码,计算基带信号所包含的C/A码与各本地码的相关值。如果基带信号所包含的C/A码与本地码是相同的码,则相关值在规定的定时具有峰值,但如果是不同的码,则相关值不具有峰值而始终大致为零。基带处理部13以基带信号所包含的C/A码与本地码的相关值变为最大的方式对本地码的产生定时进行调整,如果相关值为规定的阈值以上,则判断为已捕捉到GPS卫星2。然后,基带处理部13将捕捉到的各GPS卫星2的信息(卫星编号等)存储到SRAM 133中。
[0141]基带处理部13在至少已捕捉到I个GPS卫星2的情况下,对从捕捉到的GPS卫星2发送的导航消息进行解调,开始导航消息所包含的各种信息的取得(S16)。
[0142]具体而言,基带处理部13分别对来自捕捉到的各GPS卫星2的导航消息进行解调来取得时刻信息和轨道信息等各种信息,并将所取得的信息存储到SRAM 133中。
[0143]接着,基带处理部13判断是否已取得4个以上的GPS卫星2的信息(S18),在已取得的情况下,使用导航消息所包含的轨道信息、时刻信息等计算(定位计算)接收点的位置(S20)。
[0144]具体而言,基带处理部13从所捕捉的所有GPS卫星2中选择4个以上的GPS卫星2,从SRAM 133中读出所选择的GPS卫星2的轨道信息和时刻信息并进行定位计算。然后,基带处理部13将定位计算的结果(接收点的位置信息)和接收状况等各种信息存储到SRAM 133 中。
[0145]基带处理部13判断是否为位置固定模式(S22),反复步骤S18和S20的处理,直到变更为位置固定模式为止。
[0146]在变更为位置固定模式的情况下,基带处理部13判断是否已取得I个以上的GPS卫星2的信息(S24),在已取得的情况下,使用通过处理部20设定的接收点的位置信息以及导航消息所包含的轨道信息、时刻信息等,计算接收点的时刻和卫星信号的传播延迟时间(S26)。
[0147]具体而言,基带处理部13从所捕捉的所有GPS卫星2中选择I个以上的GPS卫星2,从SRAM 133中读出所选择的GPS卫星2的时刻信息(Z计数数据等),计算接收点的时刻(例如下一子帧的起始时刻)。并且,基带处理部13从SRAM 133中读出所选择的GPS卫星2的轨道信息来计算GPS卫星2的位置。而且,基带处理部13从SRAM 133中读出通过处理部20设定的接收点的位置信息,使用GPS卫星2的位置的计算结果和接收点的位置信息计算GPS卫星2与接收点之间的距离,并根据电波速度计算卫星信号的传播延迟时间。
[0148]接着,基带处理部13使用卫星信号的传播延迟时间(步骤S26的计算结果)对IPPS计数器的设定值进行更新(S28)。
[0149]具体而言,IPPS计数器是在计数到设定值为止时产生IPPS的脉冲的计数器,基带处理部13例如针对下一子帧的起始接收定时更新IPPS计数器的设定值,使得在卫星信号的传播延迟时间之前产生IPPS的最新脉冲。
[0150]而且,基带处理部13判断是否为通常定位模式(S30),反复步骤S24?S28的处理,直到变更为通常定位模式为止,在变更为通常定位模式的情况下,转移到步骤S18。
[0151]图5是示出图3所示的GPS接收机中的IPPS输出的处理过程的一例的流程图。
[0152]如图5所示,在电源接通时(S50的“是”),基带处理部13对RTC 134所具
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