[发明专利]GPS测位方法和GPS测位装置

说明书

技术领域

本发明涉及接收来自GPS(Global Positioning System，全球定位系统)卫星的信号来检测接收位置的GPS测位方法和GPS测位装置。

背景技术

GPS卫星现在利用中心频率为1575.42MHz的被称为链路1(L1)的频带和中心频率为1227.60MHz的被称为链路2(L2)的频带。在来自卫星的信号中包含如后所述利用导航比特调制伪随机数(PRN(Pseudo Random Noise，伪随机噪声))代码后得到的代码。在本说明书中，将比特在数学上处理为取“-1”或“1”的值。PRN代码当中在民间公开的代码是L1频带的C/A代码。各卫星的C/A代码是卫星固有的1023比特序列，作为长度1023的金码是公知的。各比特常被称为片(chip)。该C/A代码以码率1.023兆Hz发送，每隔1毫秒重复。各卫星将自身位置、自身时钟修正量等测位所需的数据(被称为导航数据)表现为导航比特，以20个连续的C/A代码为1个单位进行2值相位调制并发送。从而，导航比特以比特速率50bps发送，导航比特的切换与C/A代码的边界一致。

在以时间周期Δt秒离散的时刻t[k](k＝0，1，2，...)到达接收机的天线的、从一个GPS卫星送出的信号y[k]如以下式(1)所示模型化。这里，a为接收信号的振幅，pΔt为信号传播所需的时间，b[k-p]和x[k-p]分别为送出时导航比特和C/A代码的值，f为载波的振动数，n[k]为在时刻t[k]重叠在接收信号上的噪声。

[式1]

y[k]＝ab[k-p]x[k-p]cos2πf kΔt+n[k]，(k＝0，1，2…)    ...(1)

通常，接收机通过将信号与振荡器信号相乘，如以下式(2)所示取得除去了载波分量的信号(基带信号)。

[式2]

y[k]＝ab[k-p]x[k-p]+n[k]，(k＝0，1，2…)             ...(2)

但是，由于卫星和接收机的移动导致的多普勒移动，载波的振动数f一般与链路1的中心频率不同。另外，由于振荡器的误差，要相乘的频率有时包含误差。从而，会出现载波分量没有被全部除去而与一部分基带信号重叠的情况。在本说明书中，为了简单起见，首先说明载波分量被全部除去的情况。

现在考虑将C/A代码中的一个以从重复边界起1毫秒的期间、N千Hz(其中，N为将1以上的整数与1023相乘后得到的数。此时Δt＝10^-3/N)采样的情况。C/A代码的样本值的定义域满足周期边界条件x[k+N]＝x[k]，可以扩大。此时，1毫秒期间的样本x[k]的自相关函数A[j]用以下式(3)定义。

[式3]

A[j]=1NΣk=0N-1x[k]x[k-j],(j=0,±1,±2···)...(3)]]>

已知自相关函数A[j]在j＝0时取最大值1，在j＝0附近急剧减小，在|j|≥N/1023的范围内与“1”相比具有非常小的值。另外，相对不同卫星的C/A代码x’[k]的、1毫秒期间的互相关函数C[j]用以下式(4)定义。

[式4]