专利名称：卫星信号捕获方法和接收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种卫星信号捕获方法和接收装置。
背景技术：
作为利用了卫星信号的定位系统，GPS (Global Positioning System 全球定位系统)已经广为人知，其正在被应用于内置在便携式电话机或者汽车导航装置等中的位置算出装置中。在GPS中，进行根据多个GPS卫星的位置和从各GPS卫星到位置算出装置的伪距等信息求出位置算出装置的位置坐标和时钟误差的位置算出计算。在单独使用利用了卫星信号的定位系统时，具有由于各种误差因素而使位置算出的准确性下降的问题，而已经提出了用于使位置算出的准确性提高的各种技术。例如，在专利文献1中已经公开了如下这样的技术在搭载有加速度计的飞行体中，使加速度计的测量结果反映到GPS卫星信号的捕获·跟踪电路中，进而进行GPS卫星信号的捕获、跟踪。在将专利文献1的技术直接应用到搭载有加速度传感器的移动体时，就为以下这样。即，通过对由加速度传感器检测出的加速度进行积分而算出速度。然后，使用相对于定位用卫星的速度的移动体的相对速度和从移动体朝向定位用卫星的视线方向来算出多普勒频率，再使算出的多普勒频率反映到用于跟踪卫星信号的环形电路(具有代表性的为 PLL(Phase Lock Loop 锁相环)电路)上。如果能够准确地求出多普勒频率，就能够恰当地进行卫星信号的捕获、跟踪。但是，是否能够准确地求出多普勒频率，依赖于加速度传感器的检测精度和利用了定位用信号的位置算出的精度。这是因为，如果加速度传感器的检测精度低，就不能够准确地求出用于算出多普勒频率所需要的速度；如果位置算出的精度低，就不能够准确地求出用于算出多普勒频率所需要的视线方向。近年来，作为小型并且廉价的加速度传感器，应用了半导体微细加工技术的 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems 微机电系统)传感器已经被搭载在各种民生设备上。MEMS传感器虽然具有小型、轻量、廉价、低耗电这些优点，但另一方面却具有容易受到冲击或者振动、温度变化这样的外界影响的缺点。因此，起因于温度变化或者振动这样的外界影响，在加速度传感器的检测结果中可能含有很大的误差。并且，由于多路径环境或者弱电场环境这样的卫星信号的接收环境或者由于接收信号的信号强度、定位用卫星的卫星配置这样的各种因素，位置算出的精度有时也会大大地下降。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利特开2009103488号公报
发明内容
本发明正是鉴于上述的课题而完成的，本发明的目的在于提出一种用于恰当地进行卫星信号捕获的新方法。
用于解决上述课题的第一方式是一种由接收来自定位用卫星的卫星信号的接收装置进行的卫星信号捕获方法，其包括使用接收所述卫星信号而来的接收信号来算出第一多普勒频率；使用至少包括加速度传感器的传感器部的测量结果和所述第一多普勒频率来算出第二多普勒频率；以及使用所述第二多普勒频率来捕获所述卫星信号。并且，作为其它的方式，可以构成一种接收来自定位用卫星的卫星信号的接收装置，该接收装置具备第一多普勒算出部，使用接收了所述卫星信号的接收信号算出第一多普勒频率；第二多普勒算出部，使用至少包括加速度传感器的传感器部的测量结果和所述第一多普勒频率来算出第二多普勒频率；以及捕获部，使用所述第二多普勒频率来捕获所述卫星信号。依照该第一方式等，使用接收了来自定位用卫星的卫星信号的接收信号算出第一多普勒频率，同时使用至少包括加速度传感器的传感器部的测量结果和第一多普勒频率算出第二多普勒频率。然后，使用第二多普勒频率捕获卫星信号。不是使用利用卫星信号的接收信号算出的第一多普勒频率来捕获卫星信号这样单一的方法，而是使用至少包括加速度传感器的传感器部的测量结果和第一多普勒频率算出第二多普勒频率，再使用该算出的第二多普勒频率捕获卫星信号。由此便能够使用比第一多普勒频率准确性高的第二多普勒频率来恰当地进行卫星信号的捕获。并且，可以根据第一方式的卫星信号捕获方法构成第二实施方式的卫星信号捕获方法，其中，还包括使用所述传感器部的测量结果算出位置；使用所述第一多普勒频率算出临时位置；以及使用所述临时位置校正所述位置，算出所述第二多普勒频率包括使用朝向在所述校正过的位置上的所述定位用卫星的视线方向和所述测量结果算出所述第二多普勒频率。依照该第二方式，使用第一多普勒频率算出临时位置，再使用该算出的临时位置校正使用传感器部的测量结果算出的位置，从而能够求出更准确的位置。然后，通过使用该位置，准确地求出朝向定位用卫星的视线方向，被算出的第二多普勒频率的准确性提高。并且，可以根据第一方式的卫星信号捕获方法构成第三方式的卫星信号捕获方法，其中，算出所述第二多普勒频率包括使用所述传感器部的测量结果和朝向所述定位用卫星的视线方向算出第三多普勒频率；以及通过合成所述第一多普勒频率和所述第三多普勒频率来算出所述第二多普勒频率。依照该第三方式，使用传感器部的测量结果和朝向定位用卫星的视线方向来算出第三多普勒频率。然后，合成第一多普勒频率和第三多普勒频率。通过合成采用如此不同的方法算出的多普勒频率，从而能够更加准确地求出多普勒频率。并且，可以根据第三方式的卫星信号捕获方法构成第四方式的卫星信号捕获方法，其中，算出所述第三多普勒频率包括使用由所述传感器部测量的加速度和所述视线方向算出多普勒频率的变化量；以及通过对所述多普勒频率的变化量累计来算出所述第三多普勒频率。依照该第四方式，使用由传感器部测量的加速度和朝向定位用卫星的视线方向来算出多普勒频率的变化量。然后，通过对多普勒频率的变化量进行累计来算出第三多普勒频率。例如，使用以规定的测量时间间隔测量的加速度来算出多普勒频率在规定期间内的变化量，再对该多普勒频率的变化量进行累计，便能够恰当地求出第三多普勒频率。
并且，可以根据第三或第四方式的卫星信号捕获方法构成第五方式的卫星信号捕获方法，其中，所述合成包括使所述第三多普勒频率的权重比所述第一多普勒频率大地进行合成。依照该第五方式，通过使所述第三多普勒频率的权重比所述第一多普勒频率大地进行合成，从而能够信赖、重视第三多普勒频率来算出第二多普勒频率。并且，可以根据近第一至第五任一种方式的卫星信号捕获方法构成第六方式的卫星信号捕获方法，其中，还包括执行以第一环路带宽对所述卫星信号的接收信号进行环路滤波处理的第一环路滤波处理；执行以比所述第一环路带宽窄的第二环路带宽对所述卫星信号的接收信号进行环路滤波处理的第二环路滤波处理；以及使用所述第二环路滤波处理的处理结果和所述第二多普勒频率来算出第四多普勒频率，算出所述第一多普勒频率包括通过执行所述第一环路滤波处理来算出所述第一多普勒频率，所述捕获包括使用所述第四多普勒频率来捕获。依照该第六方式，通过执行以第一环路带宽对卫星信号的接收信号进行环路滤波处理的第一环路滤波处理，算出第一多普勒频率。另一方面，执行以比第一环路带宽窄的第二环路带宽对卫星信号的接收信号进行环路滤波处理的第二环路滤波处理。然后，使用第二环路滤波处理的处理结果和第二多普勒频率来算出第四多普勒频率，使用该第四多普勒频率来捕获卫星信号。通过使环路带宽比第一环路滤波处理窄地执行第二环路滤波处理，从而使多普勒频率算出的精度提高。除此之外，通过使用第二环路滤波器的处理结果和第二多普勒频率， 从而能够比第一多普勒频率更高精度地求出第四多普勒频率。然后，通过使用第四多普勒频率，从而能够更加可靠地进行卫星信号捕获。并且，可以根据第一至第六任一种方式的卫星信号捕获方法构成第七方式的卫星信号捕获方法，其中，所述捕获包括对于满足信号强度被设定为高条件的规定的高强度条件的卫星信号，使用所述第一多普勒频率捕获所述卫星信号；以及对于不满足所述高强度条件的卫星信号，使用所述第二多普勒频率捕获所述卫星信号。依照该第七方式，对于信号强度满足作为高条件而设定的规定的高强度条件的卫星信号，使用第一多普勒频率捕获所述卫星信号。与此相对，对于信号强度不满足高强度条件的卫星信号，使用第二多普勒频率捕获卫星信号。由此便能够减轻卫星信号捕获的处理负荷。
图1是示出第一位置算出系统的系统构成的一个示例的图。图2是示出第二位置算出系统的系统构成的一个示例的图。图3是示出汽车导航装置的功能构成的一个示例的框图。图4是示出基带处理电路部的电路构成的一个示例的图。图5是示出INS部的功能构成的一个示例的图。图6是示出临时测量数据的数据构成的一个示例的图。图7是示出测量数据的数据构成的一个示例的图。图8是示出辅助多普勒数据的数据构成的一个示例的图。
图9是示出第一基带处理的流程的流程图。图10是示出第一 INS处理的流程的流程图。图11是第二实施例中的基带处理电路部的存储部的数据构成的一个示例。图12是示出多普勒累计用数据的数据构成的一个示例的图。图13是第二实施例中的INS部的存储部的数据构成的一个示例。图14是示出第二基带处理的流程的流程图。图15是示出辅助多普勒算出处理的流程的流程图。图16是示出第二 INS处理的流程的流程图。图17是示出在强电场环境下的实验结果的一个示例的图。图18是示出在弱电场环境下的实验结果的一个示例的图。图19是示出在多路径环境下的实验结果的一个示例的图。图20是示出第三基带处理的流程的流程图。图21是示出第四基带处理的流程的流程图。图22是示出第二辅助多普勒算出处理的流程的流程图。
具体实施例方式下面，将参照附图来说明本发明的优选的实施方式的一个示例。但是，能够适用本发明的实施方式并非限定于以下说明的实施方式，这一点是不用说明的。1.原理首先，说明本实施方式的位置算出的原理。本实施方式是将作为卫星定位系统的一种的GPS(Global Positioning System 全球定位系统)和作为惯性导航系统的一种的 INSdnertial Navigation System)并用来进行移动体的位置算出的实施方式。本实施方式的主要目的是位置算出，而为了实现位置算出，加速度和速度也一并算出。加速度和速度具有方向和大小。因此，在本说明书中，加速度和速度分别作为“加速度矢量”和“速度矢量”来说明。在这里，所谓“矢量”是表示方向和大小的为方便起见的术语。作为表示方向和大小的表现，可以为在诸如直角坐标系或者球坐标系中的各轴的值，这一点是不用说明的，但不论采用何种表述方式，都是与“矢量”等价的，这一点是显然的。所以，在本说明书中，作为表示方向和大小两者的术语使用“矢量”。1-1第一位置算出方法图1是示出用于实现本实施方式中的第一位置算出方法的第一位置算出系统1的系统构成的一个示例的图。第一位置算出系统1具备如下部分而构成GPS接收部1A、INS 部2A、加速度传感器3A以及陀螺仪传感器:3B。GPS接收部IA是接收从作为定位用卫星的一种的GPS卫星发出的GPS卫星信号并进行位置、速度算出的功能部。GPS卫星信号是采用作为扩展码的一种的CA(C0arse and Acquisition 粗捕获)码，利用作为频谱扩展方式而已知的CDMA (Code Division Multiple Access:码分多址)方式调制过的、载波频率为1.57M2[GHz]的通信信号。CA码是将码长 1023码片作为IPN帧的、重复周期Ims的伪随机噪声码，在每颗GPS卫星上都是不同的。GPS接收部IA进行从由图中未示出的RF接收电路部所接收到的接收载波信号除去载波的载波去除以及载波被除去之后的接收码信号与复制码的相关运算，进而捕获GPS
7卫星信号，其中，该RF接收电路部接收包括GPS卫星信号的RF (Radio Frequency 射频)信号。复制码是在装置内部产生的伪CA码。具体而言，生成时间(相位)不同的超前(Early)、 正常(Prompt)、延迟(Late)这三种复制码。然后，进行接收信号分别与三种复制码的相关运算。GPS接收部IA使用通过相关运算得到的相关值来算出、取得测量信息。所谓测量信息，是用于进行位置算出和速度算出的、有关卫星信号的各种数据。在本实施方式中，“码相位”和“多普勒频率”这两种量作为被包括在测量信息中的量来说明。码相位是接收到的CA码的相位，用于算出与GPS卫星之间的伪距。多普勒频率是由于与GPS卫星的相对位置关系变化而产生的、接收频率与载波频率的偏差，用于算出与 GPS卫星之间的相对速度。GPS接收部IA具有如下两个系统第一系统，其包括临时捕获/跟踪部11和临时 GPS位置/速度算出部12 ；以及第二系统，其包括捕获/跟踪部13和GPS位置/速度算出部14。第一系统是用于算出作为临时的GPS数据的“临时GPS数据”的系统。所谓临时GPS 数据，是以提供给INS部2A为目的而被算出的数据，是与作为最终输出结果的GPS数据不同的数据。临时GPS数据也可以说是用于提供给INS部2A的中间数据。临时捕获/跟踪部11包括临时码相位算出部111和多普勒算出部113。在本实施方式中，将由临时码相位算出部111算出的码相位称作“临时码相位”，将由临时多普勒算出部113算出的多普勒频率称作“临时多普勒频率”。并且，将它们总括称为“临时测量信肩、ο与其相对，第二系统是用于算出作为最终输出结果的“GPS数据”的系统。GPS数据也可以说是用于最终输出的最终数据。捕获/跟踪部13包括码相位算出部131和多普勒算出部133。在本实施方式中，将由码相位算出部131算出的码相位称作“码相位”，将由多普勒算出部113算出的多普勒频率称作“多普勒频率”。并且，将它们总括称为“测量信肩、ο临时码相位算出部111和码相位算出部131边使复制码的相位移动，边进行接收码信号与复制码的相关运算，再进行对该相关运算结果的峰值判定，进而算出码相位。临时多普勒算出部113和多普勒算出部133使用接收了 GPS卫星信号的接收信号来算出多普勒频率。多普勒频率的算出能够通过各种方法来实现。作为一种方法，边使载波除去用信号的频率变化，边从接收载波信号除去载波。然后，进行载波被除去了的接收码信号与复制码的相关运算，并对通过对相关运算结果进行累计得到相关累计值进行峰判定。这相当于进行频率方向的相关运算(频率搜索)。与相关累计值的峰相对应的载波除去用信号的频率和载波频率之差就是所要求出的多普勒频率。并且，作为其他的方法，也存在通过对GPS卫星信号的接收信号进行环路滤波处理来算出多普勒频率的方法。为了进行载波的跟踪，环路滤波处理作为对控制对象操作进行反馈控制的处理而实现。在这种情况下，例如生成载波除去用信号的数控振荡器 (NCO(Numerical Controlled Oscillator))就成为控制对象。环路滤波处理能够由PLL (Wiase Lock Loop 相锁存环路)处理或者 FLL(Frequency Lock Loop 频率锁存环路)处理、非相干累计处理这样的处理或者这些处理的组合来实现。在本实施方式中，作为一个示例，将说明通过环路滤波处理算出多普勒频率的情况。临时多普勒算出部113具有临时环路滤波处理部作为功能部，并以临时环路带宽 (第一环路带宽)对GPS卫星信号的接收信号进行临时环路滤波处理而算出临时多普勒频率(第一多普勒频率)。临时环路带宽可以设定诸如“4Hz”这样的值。由临时多普勒算出部113算出的临时多普勒频率相当于第一多普勒频率。多普勒算出部133具有环路滤波处理部作为功能部，并以比临时环路带宽(第一环路带宽)窄的环路带宽(第二环路带宽)对GPS卫星信号的接收信号进行环路滤波处理。 然后，使用环路滤波处理的处理结果与后述的辅助多普勒频率(第二多普勒频率)算出最终的多普勒频率。环路带宽比临时环路带宽窄，可以设定诸如“1Hz”这样的值。由多普勒算出部133算出的多普勒频率相当于第四多普勒频率。临时环路滤波处理和环路滤波处理是控制载波除去用信号的频率以便使其与接收载波信号的频率一致的环路处理。载波除去用信号虽然以与接收载波信号的频率相同的频率形成，但是接收载波信号的频率由于多普勒等影响而变化。因此，使载波除去用信号的频率追随接收载波信号的频率。载波除去用信号由例如NCO生成。临时环路滤波处理和环路滤波处理通过调整该 NCO的振荡频率，使载波除去用信号的频率追随接收载波信号的频率。所以，临时环路滤波处理和环路滤波处理也可以说是算出多普勒频率的处理。此外，接收载波信号也有时在RF 接收电路部被变换为中间频率，但只有频率不同，临时环路滤波处理以及环路滤波处理的处理内容是相同的。更具体而言，接收载波信号的频率“ ω ”能够用载波频率“ ω。”和多普勒频率“ ω/’ 之和来表示(ω = ω。+cod)。在控制NCO时，按如下方式控制以例如载波频率“ω。”为基准而使载波除去用信号的频率每次变化微小量，进而使接收载波信号的频率与载波除去用信号的频率之差变小。依照上述公式，接收载波信号的频率与载波除去用信号的频率差相当于多普勒频率“ ω/’，因而进行环路滤波处理可以说是与算出多普勒频率等价。临时捕获/跟踪部11将由临时码相位算出部111算出的临时码相位与由临时多普勒算出部113算出的临时多普勒频率作为临时测量信息而输出至临时GPS位置/速度算出部12。然后，临时GPS位置/速度算出部12使用临时测量信息算出位置和速度矢量。位置的算出能够通过使用了码相位的位置算出计算来实现，速度矢量的算出能够通过使用了多普勒频率的速度算出计算来实现。此外，由于这些计算是以前周知的，因而省略使用算式的说明。临时GPS位置/速度算出部12将算出的位置和速度矢量作为临时位置和临时速度矢量，并作为临时GPS数据输出至INS部2Α。INS部2Α是作为惯性导航系统(惯性导航装置)而为人们所知的功能部，利用至少包括加速度传感器3Α的传感器部的测量结果，进行规定的惯性导航运算来算出位置以及速度矢量。在惯性导航运算中，使用加速度传感器3Α的测量结果来算出速度矢量，根据该速度矢量求出移动方向和移动距离，再重新算出、更新位置。并且，INS部2Α使用算出的位置以及速度矢量和从GPS接收部IA取得的临时位置以及临时速度矢量，算出辅助多普勒频率(第二多普勒频率)。然后，将算出的辅助多普勒频率输出至GPS接收部1Α。加速度传感器3Α被固定地设在位置算出系统中，测量并输出以系统本身作为基准的本地的坐标系(以下称作“本地坐标系”。)下的加速度。在惯性导航运算中想要求出的通常是在地球表面这样的、用于进行惯性导航运算的绝对的坐标系(以下称作“绝对坐标系”。)下的加速度。考虑到这一点，在本实施方式中，将由加速度传感器3A测量的加速度变换为在绝对坐标系下的加速度。从本地坐标系向绝对坐标系的坐标变换能够使用系统本身的移动方向和姿势的信息来实现。移动方向和姿势能够使用方位传感器或者陀螺仪传感器这样的惯性传感器的测量结果来算出。在本实施方式中，作为一个示例，将说明利用陀螺仪传感器3B的测量结果而将加速度传感器3A的测量结果进行坐标变换的情况。在以下的说明中，将本地坐标系下的角速度和加速度称作“本地角速度”和“本地加速度”。此外，由于加速度具有方向和大�。蚨既返厮当镜丶铀俣仁恰氨镜丶铀俣仁噶俊薄２⑶遥宰晗迪碌募铀俣仁噶砍莆熬宰昙铀俣仁噶俊�。INS部2A具有如下部分作为功能部姿势算出部21、坐标变换部23、INS位置/速度算出部25、INS位置/速度校正部27以及辅助多普勒算出部四。姿势算出部21通过对从陀螺仪传感器:3B输出的本地角速度积分，再对该积分结果进行相加处理来计算出最新的姿势角。在这里，所谓“积分”是指对规定时间内的值进行累积加法运算。并且，所谓“相加”是指使通过积分得到的结果相加到最后更新的结果上。更具体而言，姿势算出部21通过将在规定时间期间检测出的本地角速度进行“积分”，算出该规定时间期间的姿势角的变化方向和变化量。规定时间设定得比角速度的检测时间间隔长，通常为一定时间。例如，在将规定时间设为100毫秒，角速度的检测时间间隔 (更准确而言，从陀螺仪传感器输出的信号的采样时间间隔)在1毫秒至10毫秒之间适当调整的情况下，不论检测时间间隔为多长，也一定会每100毫秒就算出移动体的姿势角的变化方向和变化量。然后，通过将每100毫秒就算出的姿势角的变化方向和变化量(即积分结果)“相加”到最后更新的姿势角上，进而算出最新的姿势角。下面，将由该最新姿势角确定的最新姿势称为“推算姿势”。坐标变换部23根据由姿势算出部21算出的推算姿势，进行将作为加速度传感器 3A的测量结果的本地加速度矢量变换为绝对坐标加速度矢量的坐标变换处理。更具体而言，坐标变换部23使用姿势角算出从本地坐标系向绝对坐标系的坐标变换矩阵，使用该坐标变换矩阵将本地加速度矢量变换为绝对坐标加速度矢量。由于从本地坐标系向绝对坐标系的坐标变换矩阵是以前周知的，因而省略使用了算式等的说明。INS位置/速度算出部25通过对由坐标变换部23变换的绝对坐标加速度矢量进行积分和相加处理而算出速度矢量。并且，通过将算出的速度矢量加算到上次(最新)的位置上，重新算出、更新位置。INS位置/速度校正部27使用从临时GPS位置/速度算出部12取得的临时位置和临时速度矢量，校正由INS位置/速度算出部25算出的位置和速度矢量。校正方法能够恰当地设定，例如能够适用利用了卡尔曼滤波器的校正。卡尔曼滤波器是一种通过反复进行对所要求出的系统状态的预测处理(时刻更新)和校正处理(观测更新)，进而推断最大似然的状态的方法。在这种情况下，将作为推断对象的状态推断值作为系统的位置和速度矢量。然后，例如，在预测处理中，考虑到由INS 位置/速度算出部25算出的位置和速度矢量进行状态推断值的预测。并且，在校正处理中，将从GPS接收部IA取得的临时位置和临时速度矢量用作观测值(外部观测量)，校正预测的状态推断值。此外，由于卡尔曼滤波器是以前周知的，因而省略使用算式等的说明。并且，作为其他的校正方法，可以进行利用了平均化处理的校正。例如，可以进行由INS位置/速度算出部25算出的位置以及速度矢量与由临时GPS位置/速度算出部12 算出的临时位置以及临时速度矢量的简单算术平均。并且，可以提高任一方的权重而进行加权平均。例如，可以按如下方式校正将位置、速度矢量的权重设定为“99%”，将临时位置、临时速度矢量的权重设定为“1%”，从而使只有GPS的结果得到反映。辅助多普勒算出部四使用由INS位置/速度校正部27校正过的位置和速度矢量来算出辅助多普勒频率。该辅助多普勒频率相当于第二多普勒频率。辅助多普勒算出部四使用由INS位置/速度校正部27校正过的最新位置和根据卫星轨道信息求出的最新卫星位置，算出朝向GPS卫星的视线方向。并且，使用由INS位置 /速度校正部27校正过的最新的速度矢量和根据卫星轨道信息求出的最新的卫星速度矢量，算出与GPS卫星之间的相对速度矢量。然后，通过将相对速度矢量沿视线方向投影而换算为频率，从而求出辅助多普勒频率。辅助多普勒频率(第二多普勒频率)被输出至多普勒算出部133。GPS接收部IA使用从INS部2A取得的辅助多普勒频率来捕获GPS卫星信号。辅助多普勒频率是为了捕获GPS卫星信号而使用的多普勒频率，也可以说是由INS部2A提供的辅助信息。在本实施方式中，多普勒算出部133执行对接收有GPS卫星信号的接收信号的环路滤波处理。然后，多普勒算出部133使用环路滤波处理的处理结果与辅助多普勒频率(第二多普勒频率)来算出最终的多普勒频率(第四多普勒频率)。捕获/跟踪部13将由码相位算出部131算出的码相位与由多普勒算出部133算出、校正过的多普勒频率作为测量信息输出至GPS位置/速度算出部14。GPS位置/速度算出部14使用从捕获/跟踪部13取得的测量信息来算出位置和速度矢量。然后，作为最终结果GPS数据而输出算出的位置和速度矢量。1-2.第二位置算出方法图2是示出用于实现本实施方式中的第二位置算出方法的第二位置算出系统2的系统构成的一个示例的图。此外，对于与第一位置算出系统1相同的功能部，标以相同的符号，并省略其说明。在通过更准确地求出多普勒频率而进行GPS卫星信号的捕获、跟踪方面，第二位置算出系统2也与第一位置算出系统1相同。在第一位置算出系统1中，使GPS的算出结果反映到INS的算出结果中来算出辅助多普勒频率，然后将辅助多普勒频率反馈到GPS，以用于最终的多普勒频率的算出。即，通过GPS与INS的耦合准确地求出位置和速度矢量，再经由该位置和速度矢量而间接地求出了辅助多普勒频率。与此相反，在第二位置算出系统2中，不是经由位置和速度矢量而求出辅助多普勒频率的，不同点是使INS的算出结果反映到GPS算出结果上而算出辅助多普勒频率。也就是说，算出辅助多普勒频率这一点虽然相同，但不是在通过INS与GPS的耦合而求出位置和速度矢量之后间接地求出辅助多普勒频率，而是通过INS与GPS的耦合直接地求出辅助
多普勒频率。
第二位置算出系统2具备GPS接收部IB和INS部2B。GPS接收部IB作为功能部而具有捕获/跟踪部15和GPS位置/速度算出部14。并且，捕获/跟踪部15包括临时多普勒算出部113、码相位算出部131、多普勒算出部133、视线方向算出部151、多普勒变化量算出部153、多普勒累计部155以及辅助多普勒算出部157。视线方向算出部151使用由GPS位置/速度算出部14算出的最新的位置与根据卫星轨道信息求出的GPS卫星的最新的卫星位置，算出朝向GPS卫星的视线方向。视线方向被输出至多普勒变化量算出部153。多普勒变化量算出部153通过对从INS部2B输出的规定时间内的绝对坐标加速度矢量进行积分来算出在该规定时间内的速度矢量的变化量。然后，使用算出的速度矢量的变化量、根据卫星轨道信息求出的卫星速度矢量的变化量以及由视线方向算出部151算出的视线方向，算出多普勒频率的变化量(以下称作“多普勒变化量”)。多普勒变化量被输出至多普勒累计部155。多普勒累计部155通过将由多普勒变化量算出部153算出的多普勒变化量相加到由辅助多普勒算出部157算出的最新的辅助多普勒频率(第二多普勒频率)上，进而算出累计多普勒频率。累计多普勒频率被输出至辅助多普勒算出部157。该累计多普勒频率相当于第三多普勒频率。辅助多普勒算出部157通过将由临时多普勒算出部113算出的临时多普勒频率 (第一多普勒频率)与由多普勒累计部155算出的累计多普勒频率(第三多普勒频率)进行合成，算出辅助多普勒频率(第二多普勒频率)。合成多普勒频率时的权重能够恰当地设定。在本实施方式中，使累计多普勒频率 (第三多普勒频率)的权重比临时多普勒频率(第一多普勒频率)大地进行合成。累计多普勒频率是通过在最新的辅助多普勒频率上相加多普勒变化量而求出的精细多普勒频率， 因此可以认为其比临时多普勒频率可靠性高。例如，按如下方式合成将合成比例设为临时多普勒频率累计多普勒频率=1 99，只有的临时多普勒频率得到反映。多普勒算出部133使用环路滤波处理的处理结果与由辅助多普勒算出部157算出的辅助多普勒频率(第二多普勒频率)来算出最终的多普勒频率(第四多普勒频率)。然后，捕获/跟踪部15将由码相位算出部131算出的码相位与由多普勒算出部133算出的多普勒频率作为测量信息输出至GPS位置/速度算出部14。GPS位置/速度算出部14使用从捕获/跟踪部15取得的测量信息来算出位置和速度矢量。然后，将这些数据作为最终的GPS数据而输出。2.实施例接下来，将说明适用了在原理中说明过的位置算出系统的电子设备的实施例。在这里，将搭载在作为移动体的一种的四轮汽车上的汽车导航装置作为一个示例来说明。图3是示出在各实施例中通用的汽车导航装置1000的功能构成的一个示例的框图。汽车导航装置1000具备如下部分而构成GPS天线50、GPS接收部100、INS部200、IMU 部300、主机处理部400、操作部500、显示部600、声音输出部700、时钟部800以及存储部 900。GPS天线50是接收包括从GPS卫星发出的GPS卫星信号的RF信号的天线，并将接收信号输出至GPS接收部100。
GPS接收部100是处理从GPS天线50输出的GPS卫星信号的接收信号的电路部， 是相当于所谓的GPS接收装置的功能块。GPS接收部100具备RF接收电路部110与基带处理电路部120而构成。此外，RF接收电路部110和基带处理电路部120可以分别制造为不同的LSI (Large Scale htegration 大规模集成电路)，也可以制造为一个芯片。基带处理电路部120通过对从RF接收电路部110输出的接收信号进行载波除去和相关运算等而捕获GPS卫星信号。然后，使用从GPS卫星信号取出的卫星轨道数据和时刻数据等，算出汽车的位置和速度矢量，并将该算出结果输出至主机处理部400。图4是示出基带处理电路部120的电路构成的一个示例的图，是以本实施例所涉及的电路块为中心说明的图。基带处理电路部120具备如下部分而构成第一系统电路部 130、第二系统电路部140、处理部150以及存储部160。第一系统电路部130具有第一乘法运算部1301、第一载波除去用信号发生部 1303、第一相关运算部1305以及第一复制码发生部1307。并且，第二系统电路部140具有 第二乘法运算部1401、第二载波除去用信号发生部1403、第二相关运算部1405以及第二复制码发生部1407。第一和第二乘法运算部1301、1401是如下这样的电路部通过使由第一和第二载波除去用信号发生部1303、1403分别生成、产生的第一和第二载波除去用信号与接收载波信号进行乘法运算，进而除去接收载波信号的载波频率成分而对接收码信号进行解调，并具有乘法运算器等而构成。第一和第二载波除去用信号发生部1303、1403是生成频率与接收载波信号的频率对应的载波除去用信号的电路，具有载波NCO等振荡器而构成。第一和第二载波除去用信号发生部1303、1403生成、产生基于从处理部150输出的临时多普勒频率和多普勒频率的信号，并分别输出至第一和第二乘法运算部1301、1401。此外，在从RF接收电路部110输出的信号为IF信号时，生成IF频率的载波除去用信号。这样，对于RF接收电路部110将接收信号降频转换为IF信号的情况，实质上也能够同样地适用本实施例。第一和第二相关运算部1305、1405是进行从第一和第二乘法运算部1301、1401输出的接收码信号分别与由第一和第二复制码发生部1307、1407生成、产生的复制码的相关运算的电路部，通过具有多个相关器(correlator)等而构成。第一和第二相关运算部1305、1405对接收信号的IQ成分分别执行与从第一和第二复制码发生部1307、1407输入的复制码的相关运算。此外，对于进行接收信号的IQ成分的分离(IQ分离)的电路块，省略图示，但能够应用任意的电路块。例如，在RF接收电路部 110中将接收信号降频转换为IF信号时，可以考虑采用通过将相位相差90的本地振荡信号与接收信号进行乘法运算来进行IQ分离的构成。第一和第二复制码发生部1307、1407是生成、产生模拟了 CA码的复制码的电路部，通过具有码NCO等振荡器而构成。第一和第二复制码发生部1307、1407按照由处理部 150指示的相位延迟量(时间)而使对应于由处理部150指示的PRN编号(卫星编号)的复制码延迟，并分别输出至第一和第二相关运算部1305、1405。处理部150是按照存储部160所存储的各种程序而集中控制从RF接收电路部110 到基带处理电路部120的各部的控制装置，通过具有CPU (Central Processing Unit)等处理器而构成。存储部160 由 ROM (Read Only Memory 只读存储器)或者闪速 ROM、RAM (Random Access Memory 随机存取存储器)等存储装置构成，存储有用于执行GPS卫星信号的捕获、 跟踪处理和GPS位置、速度算出处理这样的各种处理的程序或者数据等。并且，具有暂时存储各种处理的处理中数据、处理结果等的工作区。返回至图3的功能块的说明，INS部200是作为惯性导航系统或者惯性导航装置而为人们所知的�？椋涔δ芄钩傻囊桓鍪纠境鲈谕�5中。INS部200通过具备处理部 210、存储部220而构成。IMU部300是作为惯性测量单元而已知的传感器部，通过具备作为惯性传感器的一种的加速度传感器3A和陀螺仪传感器:3B而构成。IMU部300的检测结果被随时输出至 INS 部 200。主机处理部400是集中控制汽车导航装置1000的各部的控制装置，具有CPU等处理器而构成。主机处理部400起到既将从GPS接收部100输出的临时GPS数据转交给INS 部200，又将从INS部200输出的INS数据转交给GPS接收部100的作用。并且，以从GPS 接收部100输出的GPS数据为依据，进行如下这样的处理使指示了汽车的当前位置的地图显示在显示部600上，同时使导航用的声音指引从声音输出部700用声音输出。操作部500是由例如触摸面板或者按钮开关等构成的输入装置，将被按下的键或者按钮的信号输出至主机处理部400。通过该操作部500的操作，进行目的地的输入等各种指示输入。显示部600由LCD (Liquid Crystal Display 液晶显示器)等构成，是进行基于由主机处理部400输入的显示信号的各种显示的显示装置。在显示部600上显示导航画面寸。声音输出部700由扬声器等构成，是进行基于由主机处理部400输入的声音输出信号的各种声音输出的声音输出装置。从声音输出部700用声音输出声音指引等。时钟部800是汽车导航装置1000的内部时钟，通过具备晶体振荡器等振荡电路而构成。时钟部800的计时时刻被随时输出至GPS接收部100、INS部200以及主机处理部 400。存储部900是存储汽车导航装置1000的系统程序和用于实现导航功能等各种功能的各种程序、数据等的存储装置。2-1.第一实施例第一实施例是将在“1-1第一位置算出方法”中说明过的第一位置算出系统1应用于汽车导航装置1000的实施例。2-1-1.数据构成如图4所示，作为程序，在第一实施例的基带处理电路部120的存储部160存储有被处理部150读取并作为第一基带处理(参照图9)而被执行的第一基带处理程序161。在第一基带处理程序161中，作为子程序而含有临时捕获/跟踪程序1611、捕获/跟踪程序 1613、临时GPS位置/速度算出程序1615以及GPS位置/速度算出程序1617。所谓第一基带处理是指处理部150对各捕获对象卫星分别进行临时捕获、跟踪处理和捕获、跟踪处理两种处理，进而算出、取得临时测量信息和测量信息的处理。然后，处理部150进行使用了临时测量信息的临时GPS位置、速度算出处理来算出临时GPS数据的同时，进行使用了测量信息的GPS位置、速度算出处理来算出GPS数据。关于第一基带处理， 将使用流程图在后面详细地说明。作为数据，在存储部160存储有卫星轨道数据163、临时测量数据164、测量数据 165、辅助多普勒数据166、临时GPS数据167、GPS数据168、临时环路带宽169以及环路带宽 170。卫星轨道数据163是存储有所有GPS卫星的大致卫星轨道信息的历书和对各GPS 卫星分别存储有详细的卫星轨道信息的星历表等数据。卫星轨道数据163除了能够通过将从GPS卫星接收到的GPS卫星信号解码而取得之外，还能够从汽车导航装置1000的辅助服务器(assist server)作为辅助数据而取得。临时测量数据164是按卫星存储有临时测量信息的数据，其数据构成例示出在图 6中。在临时测量数据164中，与捕获对象卫星的编号1641对应，按时间序列对每个时刻 1643存储临时测量信息1645。临时测量信息包括临时码相位和临时多普勒频率。测量数据165是按卫星存储有测量信息的数据，其数据构成示例示出在图7中。在测量数据165中，与捕获对象卫星的编号1651对应，按时间序列对每个时刻1653存储测量信息1655。测量信息1655包括码相位和多普勒频率。辅助多普勒数据166是按卫星存储有辅助多普勒频率的数据，其数据构成例示出在图8中。在辅助多普勒数据166中，与捕获对象卫星的编号1661对应，按时间序列对每个时刻1663存储辅助多普勒频率1665。临时环路带宽169是进行临时环路滤波处理时的带宽，被设定为规定值(例如 4Hz)。与其相对，环路带宽170是进行环路滤波处理时的带宽，被设定为比临时环路带宽小的值(例如IHz)。如图5所示，在INS部200的存储部220存储有作为第一 INS处理(参照图10) 而被执行的第一 INS处理程序221、卫星轨道数据163、临时GPS数据167、INS位置、速度数据223以及辅助多普勒频率225，这些程序和数据由处理部210读取。卫星轨道数据163与临时GPS数据167与上述的存储部160的数据相同。所谓第一 INS处理，是处理部210通过进行利用了 IMU 300的检测结果的惯性导航运算来算出汽车的位置和速度矢量的处理。然后，使用从GPS接收部100取得的临时位置和临时速度矢量来校正位置和速度矢量，再使用该校正结果算出辅助多普勒频率，然后输出到GPS接收部100。关于第一 INS处理，将使用流程图在后面详细地说明。2-1-2.处理流程图9是示出基带处理电路部120的处理部150按照存储部160所存储的第一基带处理程序161而执行的第一基带处理的流程的流程图。最初，处理部150判定是否经由主机处理部400从INS部200取得了辅助多普勒频率的数据(步骤Al)，在判定为已取得时(步骤Al ；是)，将该辅助多普勒频率存储、更新为存储部160的辅助多普勒数据166(步骤A3)。在步骤A3之后或者在步骤Al中判定为未取得时(步骤Al ；否)，处理部150进行捕获对象卫星判定处理(步骤A5)。具体而言，在由时钟部800计时的当前时刻，使用卫星轨道数据163判定位于所给基准位置的天空中的GPS卫星，进而确定捕获对象卫星。例如，在电源接入后进行初次位置算出时，基准位置可以采用通过所谓的服务器辅助而从辅助服务器取得的位置，或者采用在电源切断前最后算出的位置。并且，第二次以后进行位置算出时，可以通过采用最新的算出位置等方法来设定。然后，处理部150对在步骤A5中判定的各捕获对象卫星执行循环A的处理(步骤 A7 AM)。在循环A的处理中，处理部150按照由存储部160存储的临时捕获/跟踪程序 1611进行临时捕获、跟踪处理(步骤A9)。在临时捕获、跟踪处理中，处理部150使第一系统电路部130进行载波除去和相关运算。然后，在规定的相干累计时间(例如20毫秒)内对从第一相关运算部1305输出的相关值进行累计，算出相干相关累计值。然后，处理部150再在规定的非相干累计时间(例如1秒)内对相干相关累计值进行累计来算出非相干相关累计值，再进行对该非相干相关累计值的峰判定，取得临时码相位。并且，通过进行使用了相干相关累计值的临时环路滤波处理来算出临时多普勒频率。在弱电场环境等中，由于GPS卫星信号的接收信号会成为弱电场的信号，因而由相关运算部算出的相关值总体上会变为微小的值，进而具有使相关值的峰被掩蔽的倾向。 在这种情况下，被算出的测量信息的准确性下降，有可能不能够适当地进行位置、速度算出。于是，在临时捕获、跟踪处理中，通过进行相干累计和非相干累计这两种相关累计，使相关值的峰显出。然后，处理部150按照存储部160所存储的捕获/跟踪程序1613而进行捕获、跟踪处理(步骤All)。然后，处理部150向下一个捕获对象卫星转移处理。在捕获、跟踪处理中，处理部150使第二系统电路部140进行载波除去和相关运算。然后，在相干累计时间(例如20毫秒)内对从第二相关运算部1405输出的相关值进行累计，再进行对所得到的相干相关累计值的峰判定，进而取得最终的码相位。并且，进行使用了相干相关累计值的环路滤波处理，再使用该处理结果与存储在辅助多普勒数据166 中的最新的辅助多普勒频率来算出最终的多普勒频率。在捕获、跟踪处理中，由于使用环路滤波处理的处理结果与辅助多普勒频率来算出多普勒频率，因而与临时捕获、跟踪处理相比，能够准确地求出多普勒频率。于是，在捕获、跟踪处理中，省略在临时捕获、跟踪处理中进行过的非相干累计，而仅进行相干累计。然后，使用通过相干累计得到的相干相关累计值来算出、取得最终的测量信息。在对所有的捕获对象卫星进行了步骤A9和Al 1的处理之后，处理部150结束循环 A的处理(步骤A15)。然后，如果为数据输出时机(步骤A17;是)，则处理部150按照临时 GPS位置/速度算出程序1615而进行临时GPS位置、速度算出处理(步骤A19)。并且，处理部150按照GPS位置/速度算出程序1617进行GPS位置、速度算出处理(步骤A21)。然后，处理部150使用临时GPS位置、速度算出处理和GPS位置、速度算出处理的算出结果来更新存储部160的临时GPS数据167和GPS数据168 (步骤A2!3)。然后，处理部 150将临时GPS数据167和GPS数据168输出到主机处理部400 (步骤A25)。临时GPS数据167经由主机处理部400而被提供给INS部200。在步骤A25之后或者在步骤A17判定为不是输出时机时(步骤A17 ；否)，处理部 150判定是否结束处理(步骤A27)，在判定为尚不结束处理时(步骤A27 ；否)，就返回至步骤Al。并且，在判定为结束处理时(步骤A27;是)，就结束第一基带处理。
图10是示出INS部200的处理部210按照存储部220所存储的第一 INS处理程序221而执行的第一 INS处理的流程的流程图。最初，处理部210判定是否经由主机处理部400而从GPS接收部100取得了临时 GPS数据167 (步骤Bi)，在判定为已取得时(步骤Bl ；是)，就存储、更新存储部220的临时 GPS数据167 (步骤B3)。在步骤B3之后，或者在步骤Bl中判定为未取得时(步骤Bl ；否)，处理部210通过对由陀螺仪传感器3B检测出的本地角速度进行积分和相加处理来算出姿势角(步骤B5)。 然后，处理部210通过对由加速度传感器3A检测出的本地加速度矢量进行坐标变换来算出绝对坐标加速度矢量(步骤B7)。接着，处理部210通过对绝对坐标加速度矢量进行积分和相加处理，算出汽车的速度矢量(步骤B9)。然后，处理部210通过将算出的速度矢量加算到最新的算出位置上， 从而重新算出汽车的位置(步骤B11)。处理部210使速度矢量和位置的算出结果存储在存储部220的INS位置/速度数据223中。然后，处理部210使用临时GPS数据167所存储的最新的临时位置和临时速度矢量来校正在步骤B7和B9中算出的位置和速度矢量(步骤Bi； )。然后，处理部210使用校正过的位置和速度矢量以及根据卫星轨道数据163求出的最新的卫星位置和卫星速度矢量来算出辅助多普勒频率225 (步骤BM)。然后，处理部210将辅助多普勒频率225输出到主机处理部400(步骤B17)。接着，处理部210判定是否要结束处理(步骤B19)，在判定为尚不结束处理时(步骤B19 ；否)，就返回至步骤Bi。并且，在判定为结束处理时(步骤B19 ；是)，就结束第一 INS处理。2-2.第二实施例第二实施例是将在“1-2.第二位置算出方法”中说明过的第二位置算出系统2应用于汽车导航装置1000的实施例。此外，对于与第一实施例相同的功能构成或者数据构成、处理步骤，都标以相同的符号，并省略其说明。2-2-1.数据构成图11是示出第二实施例中的基带处理电路部120的存储部160的数据构成的一个示例的图。作为程序，在存储部160存储有作为第二基带处理(参照图14)而被执行的第二基带处理程序162。第二基带处理程序162作为子程序而含有临时捕获/跟踪程序1611、 捕获/跟踪程序1613、GPS位置/速度算出程序1617以及辅助多普勒算出程序1621。并且，作为数据，存储部160存储有卫星轨道数据163、临时测量数据164、测量数据165、辅助多普勒数据166、GPS数据168、临时环路带宽169、环路带宽170以及多普勒累计用数据171。图12是示出多普勒累计用数据的数据构成的一个示例的图。在多普勒累计用数据171中，与时刻1711对应，按时间序列存储有从INS部200输出的绝对坐标加速度矢量 1713。图13是示出第二实施例中的INS部200的存储部220所存储的数据的一个示例的图。存储部220存储有作为第二 INS处理(参照图1 而被执行的第二 INS处理程序 222和通过对本地加速度矢量进行坐标变换而得到的绝对坐标加速度矢量数据227。
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2-2-2.处理流程图14是示出基带处理电路部120的处理部150按照存储部160所存储的第二基带处理程序162而执行的第二基带处理的流程的流程图。如果在步骤Cl中从INS部200取得绝对坐标加速度矢量227的数据(步骤Cl ； 是)，则处理部150就使其作为最新的绝对坐标加速度矢量1713而存储在多普勒累计用数据171中(步骤C3)。 在对各捕获对象卫星进行的循环B的处理中(步骤C7 CM)，处理部150在进行了临时捕获、跟踪处理之后(步骤A9)，按照存储部160所存储的辅助多普勒算出程序1621 进行辅助多普勒算出处理(步骤C10)。图15是示出辅助多普勒算出处理的流程的流程图。首先，处理部150使用GPS数据168所含有的最新的位置与根据卫星轨道数据163 求出的该捕获对象卫星的最新的卫星位置，算出朝向该捕获对象卫星的视线方向(步骤 Dl)。然后，处理部150对多普勒累计用数据171所存储的规定时间内的绝对坐标加速度矢量1713进行积分，算出在该规定时间内的速度矢量变化量(步骤D3)。接着，处理部150使用在步骤Dl中算出的视线方向与在步骤D3中算出的速度矢量变化量来算出多普勒变化量(步骤D5)。然后，处理部150在辅助多普勒数据166所存储的最新的辅助多普勒频率上相加在步骤D3中算出的多普勒变化量，进而算出累计多普勒频率(步骤D7)。然后，处理部150将在步骤D7中算出的累计多普勒频率与在步骤C9的临时捕获、 跟踪处理中算出的临时多普勒频率进行合成(步骤D9)。然后，处理部150使合成的多普勒频率作为最新的辅助多普勒频率而存储在辅助多普勒数据166中。然后，处理部150结束辅助多普勒算出处理。返回至图14的第二基带处理，在进行了辅助多普勒算出处理之后，处理部150进行捕获、跟踪处理(步骤All)。然后，处理部150向下一个捕获对象卫星转移处理，在对所有捕获对象卫星进行了处理之后，就结束循环B的处理。在循环B的处理之后，如果为GPS数据的输出时机(步骤A17 ；是)，则处理部150 就进行GPS位置、速度算出处理(步骤A21)。与图9的第一基带处理不同，在第二基带处理中，由于不需要临时GPS位置、速度算出处理，因而省略了。然后，处理部150使用GPS位置、速度算出处理的算出结果来更新存储部160的 GPS数据168(步骤C2!3)。然后，处理部150将已更新的GPS数据168输出到主机处理部 400 (步骤 C25)。图16是示出INS部200的处理部210按照存储部220所存储的第二 INS处理程序222而执行的第二 INS处理的流程的流程图。首先，处理部210通过对由陀螺仪传感器:3B所检测出的本地角速度进行积分和相加处理来算出姿势角(步骤E1)。然后，处理部210通过对由加速度传感器3A检测出的本地加速度矢量进行坐标变换来算出绝对坐标加速度矢量(步骤E3)。接着，处理部210将在步骤E3中算出的绝对坐标加速度矢量经由主机处理部400 而输出至GPS接收部100(步骤E5)。然后，处理部210判定是否要结束处理(步骤E7)，在判定为尚不结束处理时(步骤E7;否)，就返回至步骤E1。并且，在判定为结束处理时(步骤E7 ；是)，就结束第二 INS处理。3.实验结果将说明利用本实施方式的位置算出系统而实际进行了位置算出的实验结果。在强电场环境、弱电场环境以及多路径环境这不同的三种接收环境中，使搭载有位置算出系统的汽车沿预先规定的路径行驶。然后，在地图上绘制了采用现有技术方法算出的位置和采用本实施方式的方法推算的位置。在以下的实验结果的图中，汽车真正的轨迹用虚线表示， 采用现有技术方法算出的轨迹用细实线表示，采用本实施方式的方法算出的轨迹用粗实线表不。图17是示出在强电场环境下的实验结果的一个示例的图。在强电场环境下，即使采用现有技术方法也可以得到比较良好的轨迹。但是，可以知道，在例如用椭圆包围的部分 Pl P4中，使用现有技术方法算出的轨迹不能够追随真正的轨迹。与其相反，观察采用本实施方式的方法算出的轨�？芍词乖诓糠諴l P4中也几乎追随了真正的轨迹，位置算出的准确性提高了。图18是示出在弱电场环境下的实验结果的一个示例的图。在弱电场环境中，与强电场环境相比，位置算出精度的下降是显著的。尤其是，观察采用现有技术方法算出的轨迹可知，在有些地方发生了很大的跳位或者过冲，几乎不能够追随真正的轨迹。与此相反，观察采用本实施方式的方法求出的轨迹可知，较大的跳位和过冲受到抑制，得到了比较良好的结果。其中，所谓“跳位”是指算出位置与真正位置偏离得很大的现象。并且，所谓“过冲”是指算出位置在拐角处还没拐过去就通过的现象。图19是示出在多路径环境下的实验结果的一个示例的图。实验场所与图17和图 18不同，选择易于产生多路径的场所进行了实验。观察该实验结果可知，汽车真正的轨迹是沿道路笔直的，而采用现有技术方法算出的轨迹严重地曲折行进。与其相反，观察采用本实施方式的方法算出的轨�？芍淙淮嬖谟胝嬲墓旒Ｆ氲牡胤剑堑玫搅舜笾卵刈耪嬲旒５墓旒�。通过上述的实验结果，验证了本实施方式的位置算出方法的有效性。4.作用效果在第一位置算出方法中，通过对接收了来自GPS定位用卫星的GPS卫星信号的接收信号进行临时环路滤波处理，算出临时多普勒频率(第一多普勒频率)。然后，使用临时多普勒频率算出临时位置和临时速度矢量。另一方面，通过进行使用了至少包括加速度传感器的传感器部的测量结果的惯性导航运算来算出位置和速度矢量。然后，使用临时位置和临时速度矢量来校正算出的位置和速度矢量，再使用该校正结果来算出辅助多普勒频率 (第二多普勒频率)。然后，对接收有GPS卫星信号的接收信号进行环路滤波处理，使用该处理结果与辅助多普勒频率来算出最终的多普勒频率(第四多普勒频率)。在第二位置算出方法中，使用包括陀螺仪传感器和加速度传感器的传感器部的检测结果来算出累计多普勒频率(第三多普勒频率)。然后，通过合成临时多普勒频率(第一多普勒频率)与累计多普勒频率(第三多普勒频率)，算出辅助多普勒频率(第二多普勒频率)。然后，对接收有GPS卫星信号的接收信号进行环路滤波处理，使用该处理结果与辅助多普勒频率来算出最终的多普勒频率(第四多普勒频率)。不论是哪一种方法，通过更准确地算出多普勒频率，进而恰当地进行GPS卫星信号的捕获、跟踪，都能够使位置、速度算出的准确性提高。在第一位置算出方法中，通过GPS
19与INS的耦合而算出准确性高的位置和速度矢量，使用该算出结果来算出辅助多普勒频率，从而能够恰当地求出辅助多普勒频率。与其相对，在第二位置算出方法中，省略了采用 INS进行的位置和速度矢量的算出，而通过将使用在绝对坐标系下的加速度矢量算出的累计多普勒频率与临时多普勒频率进行合成，从而能够简易且恰当地求出辅助多普勒频率。5.变形例下面，将说明变形例，而对于与上述的实施例相同的构成标以与上述实施例相同的符号，并省略其说明。5-1.根据信号强度进行的捕获、跟踪处理的切换可以根据从各捕获对象卫星接收到的接收信号的信号强度，切换所要执行的捕获、跟踪处理。图20是示出在这种情况下处理部150代替图9的第一基带处理而执行的第三基带处理的流程的流程图。处理部150在对各捕获对象卫星进行的循环C的处理中(步骤F7 FM)，测量从该捕获对象卫星接收到的接收信号的信号强度“P”。接收信号的信号强度“P”能够作为例如C/N比(Carrier to Noise ratio :载波噪声比)来测量。然后，处理部150判定测量到的信号强度“P”(步骤Fll)，在信号强度“P”超过了规定的高强度阈值“ θ s”时(步骤Fll ;Ρ > θ s)，就进行临时捕获、跟踪处理(步骤Α9)。 然后，处理部150向下一个捕获对象卫星转移处理。另一方面，在信号强度“P”不到规定的低强度阈值“ θ w”时(步骤Fll ;Ρ< θ w)， 处理部150就进行捕获、跟踪处理(步骤All)。然后，处理部150向下一个捕获对象卫星转移处理。并且，如果信号强度“P”为低强度阈值“ θ w”以上而高强度阈值“ θ s”以下(步骤Fll ； θ w < P < θ s)，则处理部150就进行临时捕获、跟踪处理和捕获、跟踪处理(步骤 Α9和All)。然后，处理部150向下一个捕获对象卫星转移处理。该处理的特征在于如下方面对于信号强度弱的卫星，省略临时捕获、跟踪处理， 而对于信号强度强的卫星，省略捕获、跟踪处理。对于信号强度弱的卫星，即使进行环路带宽较宽(例如4Hz)的临时环路滤波处理，也有可能不能够准确地求出多普勒频率。于是， 省略临时捕获、跟踪处理而使处理负荷减轻。与其相对，对于信号强度强的卫星，即使不进行环路带宽窄(例如IHz)的环路滤波处理，仅进行临时环路滤波处理也有可能求出十分准确的多普勒频率。于是，省略捕获、跟踪处理而使处理负荷减轻。以后与第一基带处理相同，而在临时GPS位置、速度算出处理(步骤A19)中，使用在循环C的处理中执行了临时捕获、跟踪处理的捕获对象卫星的临时测量信息，算出临时位置和临时速度矢量。并且，在GPS位置、速度算出处理(步骤A21)中，使用在循环C的处理中执行了捕获、跟踪处理的捕获对象卫星的测量信息，算出位置和速度矢量。上述的处理也能够同样地适用于第二基带处理。图21是示出在这种情况下处理部150代替图14的第二基带处理而执行的第四基带处理的流程的流程图。在对各捕获对象卫星进行的循环D的处理中(步骤G7 GM)，如果信号强度“P” 超过了规定的高强度阈值“ θ s”(步骤Fll ；P > θ s)，则处理部150就进行临时捕获、跟踪处理(步骤Α9)。然后，处理部150向下一个捕获对象卫星转移处理。
并且，如果接收信号的信号强度“P”不到规定的低强度阈值“ 0W”(步骤Fll ；P < θ w)，则处理部150就进行捕获、跟踪处理(步骤All)。然后，处理部150向下一个捕获对象卫星转移处理。并且，如果信号强度“P”为低强度阈值“ θ w”以上而高强度阈值“ θ s”以下(步骤Fll ； θ w彡P彡θ s)，则处理部150就进行临时捕获、跟踪处理(步骤Α9)、辅助多普勒算出处理(步骤C10)以及捕获、跟踪处理(步骤All)。然后，处理部150向下一个捕获对象卫星转移处理。5-2.累计多普勒频率的校正可以使用通过INS算出的移动方向来校正用于辅助多普勒频率的算出的累计多普勒频率。如果使用陀螺仪传感器的检测结果来求出移动体的姿势角，则移动体的移动方向也会求出。在这种情况下，INS部将根据姿势角求出的移动体的移动方向输出至GPS接收部。然后，GPS接收部使用从INS部取得的移动方向来校正累计多普勒频率。图22是示出在这种情况下处理部150代替图15的辅助多普勒算出处理而执行的第二辅助多普勒算出处理的流程的流程图。此外，对于与辅助多普勒算出处理相同的步骤， 标注相同的符号并省略说明。处理部150在步骤D7中算出了累计多普勒频率之后，使用从INS部取得的移动方向来校正累计多普勒频率(步骤H8)。具体而言，向在步骤D3中算出的速度矢量变化量的方向对累计多普勒频率进行投影，算出相对于该方向的多普勒频率成分。然后，在维持该多普勒频率成分的大小的状态下，将方向校正为从INS部取得的移动方向，再次沿视线方向投影而再构成累计多普勒频率。接着，处理部150合成在步骤H8中校正过的累计多普勒频率与临时多普勒频率 (步骤H9)。然后，处理部150使合成的多普勒频率作为辅助多普勒频率而存储(步骤Dll)， 并结束第二辅助多普勒算出处理。5-3.处理的主体在上述的实施例中，是作为基带处理电路部的处理部进行GPS卫星信号的捕获、 跟踪处理以及位置、速度算出处理的情况而进行说明的，但这些处理的主体能够适当地变更设定。例如，可以按照如下这样基带处理电路部的处理部进行临时捕获、跟踪处理以及捕获、跟踪处理而取得临时测量信息和测量信息，再输出至作为电子设备的处理器的主机处理部。然后，主机处理部使用从基带处理电路部取得的临时测量信息和测量信息而进行临时GPS位置、速度算出处理和GPS位置、速度算出处理，进而算出临时GPS数据(临时位置和临时速度矢量)和GPS数据(位置和速度矢量)。5-4.卫星信号的捕获、跟踪在上述的实施方式中，是作为通过数字信号处理而用软件进行GPS卫星信号的捕获、跟踪的情况而进行说明的，但是可以通过捕获、跟踪电路而用硬件进行。在这种情况下， 作为对来自相关运算部的输出进行反馈的环形电路，可以在接收装置上构成进行临时捕获、跟踪的临时环路滤波器电路和进行捕获、跟踪的环路滤波器电路这两种环形电路。在临时环路滤波器电路和环路滤波器电路上分别设置临时环路滤波器部和环路滤波器部。然后，作为临时环路滤波器部的带宽，设定临时环路带宽(第一环路带宽)；作为环路滤波器部的带宽，设定比临时环路带宽窄的环路带宽(第二环路带宽)。并且，在上述的实施例的基带处理电路部中，从接收载波信号除去载波或者接收 CA码与复制CA码的相关运算是通过载波除去用电路部或者相关运算电路部而在硬件上实现的，但也能够将这些处理作为数字信号处理而在软件上实现。5-5. GPS 接收部在第一位置算出系统1中，是作为在GPS接收部中设置第一系统和第二系统这两种系统的情况进行说明的，但可以设置具有第一系统的第一 GPS接收部和具有第二系统的第二 GPS接收部这两个GPS接收部。在这种情况下，可以在电子设备上搭载相当于第一 GPS 接收部和第二 GPS接收部的两个GPS接收装置。5-6. INS 接收部并且，在上述的实施方式中，是作为INS部和传感器部为独立个体的情况而进行说明的，但可以将INS部和传感器部一体化。在这种情况下，可以构成具备处理部、存储部、 IMU部的INS部，在电子设备上搭载相当于该INS部的惯性导航装置。5-7.电子设备在上述的实施例中，举例说明了将本发明应用于搭载在四轮汽车上的汽车导航装置的情况，但能够适用本发明的电子设备并不限于此。例如，既可以适用于搭载在摩托车上的导航装置，也可以适用于便携式导航装置。并且，对于导航以外用途的电子设备，也能够同样地适用本发明，这一点是无需说明的。例如，对于携带式电话机或者个人电脑、PDA (Personal Digital Assistant 个人数字助理)这样的其他电子设备，也能够同样地适用本发明。5-8.卫星定位系统并且，在上述的实施方式中，作为卫星定位系统举例说明了 GPS，但也可以为 WAAS (Wide Area Augmentation System -.ΓΦ^ΜΜ ) > QZSS (Quasi Zenith Satellite System :准天顶卫星系统)、GLONASS(Global Navigation Satellite System :全球导航卫星系统)、GALILEO等其他卫星定位系统，这一点是无需说明的。
权利要求
1.一种卫星信号捕获方法，由接收来自定位用卫星的卫星信号的接收装置进行所述卫星信号捕获方法，所述卫星信号捕获方法包括使用接收所述卫星信号而来的接收信号来算出第一多普勒频率； 使用至少包括加速度传感器的传感器部的测量结果和所述第一多普勒频率来算出第二多普勒频率；以及使用所述第二多普勒频率来捕获所述卫星信号。
2.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，其特征在于，还包括 使用所述传感器部的测量结果算出位置；使用所述第一多普勒频率算出临时位置；以及使用所述临时位置校正所述位置，算出所述第二多普勒频率包括使用朝向在所述校正过的位置上的所述定位用卫星的视线方向和所述测量结果算出所述第二多普勒频率。
3.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，其特征在于， 算出所述第二多普勒频率包括使用所述传感器部的测量结果和朝向所述定位用卫星的视线方向算出第三多普勒频率；以及通过合成所述第一多普勒频率和所述第三多普勒频率来算出所述第二多普勒频率。
4.根据权利要求3所述的卫星信号捕获方法，其特征在于， 算出所述第三多普勒频率包括使用由所述传感器部测量到的加速度和所述视线方向算出多普勒频率的变化量；以及通过对所述多普勒频率的变化量进行累计来算出所述第三多普勒频率。
5.根据权利要求3所述的卫星信号捕获方法，其特征在于，所述合成包括使所述第三多普勒频率的权重比所述第一多普勒频率大地进行合成。
6.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，其特征在于，还包括执行以第一环路带宽对所述卫星信号的接收信号进行环路滤波处理的第一环路滤波处理；执行以比所述第一环路带宽窄的第二环路带宽对所述卫星信号的接收信号进行环路滤波处理的第二环路滤波处理；以及使用所述第二环路滤波处理的处理结果和所述第二多普勒频率来算出第四多普勒频率，算出所述第一多普勒频率包括通过执行所述第一环路滤波处理来算出所述第一多普勒频率，所述捕获包括使用所述第四多普勒频率来捕获。
7.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，其特征在于， 所述捕获包括对于满足信号强度被设定为高条件的规定的高强度条件的卫星信号，使用所述第一多普勒频率捕获所述卫星信号；以及对于不满足所述高强度条件的卫星信号，使用所述第二多普勒频率捕获所述卫星信号。
8. 一种接收从定位用卫星发出的卫星信号的接收装置，具备 第一多普勒算出部，使用接收所述卫星信号而来的接收信号算出第一多普勒频率； 第二多普勒算出部，使用至少包括加速度传感器的传感器部的测量结果和所述第一多普勒频率来算出第二多普勒频率；以及捕获部，使用所述第二多普勒频率来捕获所述卫星信号。
全文摘要
本发明提供了卫星信号捕获方法和接收装置。由接收来自定位用卫星的卫星信号的接收装置进行该卫星信号捕获方法，其包括使用接收上述卫星信号而来的接收信号来算出第一多普勒频率；使用至少包括加速度传感器的传感器部的测量结果和上述第一多普勒频率来算出第二多普勒频率；以及使用上述第二多普勒频率来捕获上述卫星信号。
文档编号G01S19/47GK102375147SQ201110224608
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月5日 优先权日2010年8月16日
发明者松本一实, 水落俊一, 阿南德·库马 申请人:精工爱普生株式会社
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