特許 6043282 システム内、特にジオロケーションシステム内の受信機のグレアを低減する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6043282

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】システム内、特にジオロケーションシステム内の受信機のグレアを低減する方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/11 20100101AFI20161206BHJP

【ＦＩ】

   G01S19/11

【請求項の数】29

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2013-517647(P2013-517647)

(86)(22)【出願日】2011年7月1日

(65)【公表番号】特表2013-534634(P2013-534634A)

(43)【公表日】2013年9月5日

(86)【国際出願番号】IB2011052915

(87)【国際公開番号】WO2012001664

(87)【国際公開日】20120105

【審査請求日】2014年6月11日

(31)【優先権主張番号】1055313

(32)【優先日】2010年7月1日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】513000643

【氏名又は名称】インスティテュト―テレコム／テレコム シュドパリ

(74)【代理人】

【識別番号】100085545

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 光夫

(74)【代理人】

【識別番号】100118599

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 博司

(72)【発明者】

【氏名】ヴェルヴィシュ―ピコワ，アレクサンドル

(72)【発明者】

【氏名】サママ，ネル

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２７２４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２７６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０１３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８１８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６６０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Sung-Hyuck Im, et al.，“Indoor Navigation and Multipath Mitigation Using Code-Offset Based Pseudolite Transmitter Array”，Proceedings of the 2010 International Technical Meeting of The Institute of Navigation (ITM 2010)，２０１０年 １月２５日，p.259-263

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ５／００−５／１４

１９／００−１９／５５

Ｈ０４Ｂ １／１０−１／１４

１／６９−１／７１９

１５／００−１５／０６

Ｈ０４Ｊ １／００−１／２０

４／００−１３／２２

９９／００

Ｈ０４Ｌ ５／００−５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

システム（１）内の少なくとも１つの受信機（２）のグレアを低減する方法であって、前記システム（１）は、
第１の符号で変調された少なくとも１つの第１の信号（Ｓ１）を発信する少なくとも１つの第１の発信機（３）と、
反復性の、または可変であってもよい第２の符号で変調された少なくとも１つの第２の信号（Ｓ２）及び前記第２の信号（Ｓ２）に対して位相シフトされた第３の信号（Ｓ３）を発信する少なくとも１つの第２の発信機（４）、ここで、前記第３の信号（Ｓ３）は第１の遅延だけ遅延された前記第２の符号で変調される、と
前記第１（３）及び第２（４）の発信機が発信する前記信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を検出するように構成され、前記第１の信号を追跡するために、局部信号を作る受信機（２）と、
を備え、
前記方法では、前記第１の符号で変調された前記受信機（２）の前記局部信号と、少なくとも前記第１（Ｓ１）、第２（Ｓ２）、及び第３（Ｓ３）の信号の組み合わせから生じる信号との相関について第１の相関量が計算され、前記第１の遅延だけ遅延された前記第１の符号で変調された前記受信機の前記局部信号と、少なくとも前記第１（Ｓ１）、第２（Ｓ２）、及び第３（Ｓ３）の信号の組み合わせから生じる信号との相関について第２の相関量が計算され、そして前記第１及び第２の相関量を結合して、前記第２の信号（Ｓ２）による前記受信機のグレアを低減しながら前記受信機（２）が受信した前記第１の信号（Ｓ１）の信号／雑音比を向上させる、上記方法。

【請求項2】

前記第２の符号は周期性を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の遅延は、前記第２の符号の持続時間の半分に±１％以内で等しい、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の遅延は、前記第２の符号の持続時間の半周期に±１％以内で等しい、請求項１〜３のいずれか1項に記載の方法。

【請求項5】

前記第２の信号（Ｓ２）と前記第３の信号（Ｓ３）との間の前記位相シフトは、１８０°に±１０％以内で等しい、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記第２の信号（Ｓ２）の電力と前記第１の信号（Ｓ１）の電力との比率は、２４ｄＢよりも大きい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記第２の発信機（４）は前記受信機（２）に対して固定される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の発信機（３）は前記受信機（２）に対して可動である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記第１（Ｓ１）及び第２（Ｓ２）の信号は同時に発信される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記第２（Ｓ２）及び第３（Ｓ３）の信号は同時に発信される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記第１（Ｓ１）、第２（Ｓ２）、及び第３（Ｓ３）の信号は、同じ搬送周波数を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記搬送周波数は周波数Ｌ１であり、前記第１及び第２の符号はＣ／Ａ符号である、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の発信機（３）は衛星である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

外部環境において実施される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記第１の相関量の計算に使用される前記局部信号は、前記第２の相関量の計算に使用される前記局部信号の前記局部搬送波と同相の局部搬送波を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

前記第２の相関量の計算に使用される前記局部信号は、前記第１の相関量の計算に使用される前記局部信号の前記位相搬送波に対して位相シフトされた局部搬送波を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記第１及び第２の相関量は、前記受信機（２）により計算され、且つ／又は前記受信機（２）により一緒に結合される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

システム（１）であって、
少なくとも１つの第１の信号（Ｓ１）を発信する第１の発信機（３）と、
反復性の、または可変であってもよい第２の符号で変調された少なくとも１つの第２の信号（Ｓ２）を発信する少なくとも１つの第２の発信機（４）と、
前記第１及び第２の発信機が発信する前記信号（Ｓ１、Ｓ２）を検出するように構成され、前記第１の信号（Ｓ１）を検出するために、局部信号を利用する、少なくとも１つの受信機（２）と、
を備え、
前記第２の発信機（４）は、前記第２の信号（Ｓ２）と、前記第２の信号（Ｓ２）に対して位相シフトされ、かつ第１の遅延だけ遅延された前記第２の符号で変調される第３の信号（Ｓ３）とを、発信するように構成された、
該システムは、前記第１の符号で変調された前記受信機（２）の前記局部信号と、少なくとも前記第１（Ｓ１）、第２（Ｓ２）、及び第３（Ｓ３）の信号の組み合わせから生じる信号との相関について第１の相関量が計算され、前記第１の遅延だけ遅延された前記第１の符号で変調された前記受信機の前記局部信号と、少なくとも前記第１（Ｓ１）、第２（Ｓ２）、及び第３（Ｓ３）の信号の組み合わせから生じる信号との相関について第２の相関量が計算され、そして前記第１及び第２の相関量を結合して、前記第２の信号（Ｓ２）による前記受信機のグレアを低減しながら前記受信機（２）が受信した前記第１の信号（Ｓ１）の信号／雑音比を向上させる、
システム。

【請求項19】

前記第２の発信機（４）は、前記第２の信号（Ｓ２）と、前記第２の信号（Ｓ２）に対して位相シフトされ、かつ第１の遅延だけ遅延された前記第２の符号で変調される第３の信号（Ｓ３）とを、同時に、発信するように構成された、請求項１８に記載のシステム。

【請求項20】

該第２の符合は、周期性である、請求項１８または１９に記載のシステム。

【請求項21】

前記第１の遅延は、前記第２の符号の前記持続時間の半分に±１％以内で等しい、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項22】

前記第１の遅延は、前記第２の符号の前記持続時間の半周期に±１％以内で等しい、請求項２１に記載のシステム。

【請求項23】

前記第２の信号（Ｓ２）と前記第３の信号（Ｓ３）との前記位相シフトは、１８０°に±１０％以内で等しい、請求項１８〜２２のいずれか1項に記載のシステム。

【請求項24】

該システムは、ジオロケーションシステムである、請求項１８〜２３のいずれか1項に記載のシステム。

【請求項25】

請求項１８〜２４のいずれか一項に記載のシステム（１）内に備えられた発信機（４）であって、前記システムは、少なくとも１つの発信機（３）と、前記発信機（４）及び他の発信機（３）が発信する信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を検出するように構成される受信機（２）とを備え、前記発信機は、
符号で変調される信号（Ｓ２）及び前記信号に対して位相シフトされた別の信号（Ｓ３）を発信するように構成され、前記別の信号（Ｓ３）はある遅延だけ遅延された前記符号により変調される、
該システムは、前記第１の符号で変調された前記受信機（２）の前記局部信号と、少なくとも前記第１（Ｓ１）、第２（Ｓ２）、及び第３（Ｓ３）の信号の組み合わせから生じる信号との相関について第１の相関量が計算され、前記第１の遅延だけ遅延された前記第１の符号で変調された前記受信機の前記局部信号と、少なくとも前記第１（Ｓ１）、第２（Ｓ２）、及び第３（Ｓ３）の信号の組み合わせから生じる信号との相関について第２の相関量が計算され、そして前記第１及び第２の相関量を結合して、前記第２の信号（Ｓ２）による前記受信機のグレアを低減しながら前記受信機（２）が受信した前記第１の信号（Ｓ１）の信号／雑音比を向上させる、
発信機（４）。

【請求項26】

前記発信機は、符号で変調される信号（Ｓ２）及び前記信号に対して位相シフトされた別の信号（Ｓ３）を、同時に、発信するように構成され、前記別の信号（Ｓ３）は、ある遅延だけ遅延された前記符号により変調される、請求項２５に記載の発信機（４）。

【請求項27】

請求項１８〜２４のいずれか一項に記載のシステム（１）内に備えられた受信機（２）であって、前記システムは、第１の符号で変調される少なくとも１つの第１の信号（Ｓ１）を発信する少なくとも１つの発信機（３）と、反復性の、または可変であってもよい第２の符号で変調される少なくとも１つの第２の信号（Ｓ２）を発信する少なくとも１つの第２の発信機（４）と、を備え、前記第２の発信機（４）はさらに、前記第２の信号（Ｓ２）に対して位相シフトされ、が第１の遅延だけ遅延された前記第２の符号で変調される少なくとも１つの第３の信号（Ｓ３）を発信し、
前記受信機（２）は、
前記第１の信号（Ｓ１）を検出し復調すること、ここで前記第１の信号（Ｓ１）の検出は、前記受信機の局部信号を作る、
前記第１の符号で変調される前記受信機の前記局部信号と、少なくとも前記第１（Ｓ１）、第２（Ｓ２）、及び第３（Ｓ３）の信号の組み合わせから生じる信号との相関について第１の相関量を計算すること、
前記第１の遅延だけ遅延された前記第１の符号（Ｓ１）で変調される前記受信機（２）の前記局部信号と、少なくとも前記第１（Ｓ１）、第２（Ｓ２）、及び第３（Ｓ３）の信号の組み合わせから生じる信号との相関について第２の相関量を計算すること、並びに
前記第１及び第２の相関量を結合すること
を行うように構成された、受信機（２）。

【請求項28】

前記第２の符号は周期性を有する、請求項２７に記載の受信機（２）。

【請求項29】

前記第２発信機（４）は、前記第２の信号（Ｓ２）の発信と同時に、前記第２の信号（Ｓ２）に対して位相シフトされ、かつ第１の遅延だけ遅延された前記第２の符号で変調された少なくとも１つの第３の信号（Ｓ３）を発信する、請求項２７または２８に記載の受信機（２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の主題は、システム、特にジオロケーションシステムの受信機のグレアを低減する方法であり、システムは複数の発信機をさらに備える。

【背景技術】

【0002】

発信機の１つは、例えば、疑似衛星である。「疑似衛星」という表現は、衛星が発信する信号と同じ構造を有する信号を送信する地上発信機を示す。「疑似衛星（ｐｓｅｕｄｏｌｉｔｅ）」という用語は、「疑似−衛星（ｐｓｅｕｄｏ−ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）」という用語の短縮形に対応する。例えば、ＧＰＳ（全地球測位システム）疑似衛星は、ゴールド符号及びナビゲーションメッセージで位相変調された１．５７５４２ＧＨｚの信号を発信する。「ゴールド符号」という表現は、例えば、Ｒｏｂｅｒｔ ＧＯＬＤによる記事「Ｏｐｔｉｍａｌ ｂｉｎａｒｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ」において考察される疑似ランダムバイナリシーケンスを示す。

【0003】

ゴールド符号は、２つの時間シフトした最大長シーケンスを結合した結果である。最大長シーケンスはそれ自体、シフトレジスタ（ＧＰＳでは１０ビット、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳシステムでは９ビット）により生成される周期的なバイナリシーケンスである。最大長シーケンスの属性は以下の通りである。すなわち、バランスがとれている、すなわち、符号内の１の数が０の数に１を足した数に等しく、Ｎがシーケンスのサイズである場合、自己相関は主ピークから−１／Ｎだけ離れたものに等しい。

【0004】

本発明は特に、「符号分割多元アクセス」（ＣＤＭＡ）とも呼ばれる符号に基づく多重化を使用するシステムに適用され、これは、例えば、ＧＰＳ及びＧＮＳＳ（グローバルナビゲーション衛星システム）の場合である。

【0005】

内部干渉現象とも呼ばれるグレア（「ニアファー」）現象は、信号が同じ周波数で発信される、ＣＤＭＡを使用するシステムで生じる主な問題である。発信源が使用する符号が、受信機による受信時に発信源間に存在し得る電力差を十分に区別しない場合、このグレア又は内部干渉現象が生じる。受信機がグレアで眩む場合、受信機はもはや、エラーを生じさせても最弱符号を追跡することができない。ＧＰＳに使用されるゴールド符号は、一般に２３．９ｄＢ〜６０．２ｄＢの２つの別個の発信源から発信される２つの信号を区別できるようにする。したがって、２つの信号の電力が約２０デシベルを超えてずれる場合、干渉現象が生じ得る。

【0006】

ＧＰＳの最近考案された用途は、着陸段階及び／又は離陸段階中の航空機のガイダンスに関し、これは、航空機の垂直座標の精度を向上させる１つ又は複数の発信機、例えば、疑似衛星と、少なくとも１つの受信機とを備えるシステムを導入することを含む。航空機が、近傍に疑似衛星が配置された滑走路から十分に離れた状態を保つ限り、疑似衛星が発する追加の信号は、従来の衛星信号として挙動するが、航空機が滑走路に近づくとすぐに、疑似衛星の信号は、グレアを通して受信機を眩ませるほど強力になり、それにより、受信機は、例えば、衛星であるその他の発信機から生じる信号を検出することができないことがある。

【0007】

そのようなシステムでは、受信機は、例えば、疑似衛星及び衛星から来る信号を同時に受信し、この受信から生じる信号を、システムの発信機のうちの１つにより発信され、追跡したい信号の、以下において「局部信号」とも呼ばれるローカルレプリカに相関付ける。追跡したい信号が最低電力を有する場合、局部信号と、その他のより強力な信号との相互相関のピークは、追跡される信号の主相関ピークを邪魔し得、追跡される信号が特に、その他の信号よりも減衰する場合には実際に、主相関ピークを完全に妨害し得る。

【0008】

グレアのこの問題を解消する既知の解決策の本質は、例えば、出版物「ＧＰＳ ｐｓｅｕｄｏｌｉｔｅｓ：ｔｈｅｏｒｙ， ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｈ．Ｓｔｅｗａｒｔ．Ｃｏｂｂ又は研究「Ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ：ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｂｒｙａｎｔ Ｄ．ＥＬＲＯＤ Ａ．Ｊ．ＶＡＮＤＩＥＲＥＮＤＯＮＣＫにおいて説明されるように、発信がパルス化される疑似衛星を使用することにある。それにも関わらず、そのような技法は結果として十分ではなく、実施が比較的複雑である。

【0009】

「周波数オフセット」とも呼ばれる周波数シフト又は「周波数ホッピング」とも呼ばれる周波数ジャンプ等の他の技法も、上述したグレアの問題を解決するために提案されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

実施が比較的容易であり、効率的であり、安価な、いくつかの発信機を備えたシステム内の少なくとも１つの受信機のグレアを低減する方法を有する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の目的は、この必要性に応えることであり、本発明はこれを、その態様の１つによると、システム内、特にジオロケーションシステム内の少なくとも１つの受信機のグレアを低減する方法であって、システムが、
−第１の符号で変調された少なくとも１つの第１の信号を発信する少なくとも１つの第１の発信機と、
−反復性且つ潜在的に可変の第２の符号で変調された少なくとも１つの第２の信号及び第２の信号に対して位相シフトされた第３の信号を発信する少なくとも１つの第２の発信機であって、第３の信号は第１の遅延だけ遅延した第２の符号で変調される、少なくとも１つの第２の発信機と、
−受信機であって、第１及び第２の発信機が発信する信号を検出するように構成され、第１の信号を追跡するために、局部信号を作る受信機と、
を備え、この方法では、
−第１の符号で変調される受信機の局部信号と、少なくとも第１、第２、及び第３の信号の組み合わせから生じる信号との相関の第１の相関量が計算され、
−第１の遅延だけ遅延する第１の符号で変調される受信機の局部信号と、少なくとも第１、第２、及び第３の信号の組み合わせから生じる信号との相関の第２の相関量が計算され、
−第１及び第２の相関量を結合して、第２の信号による受信機のグレアを低減しながら、受信機が受信する第１の信号の信号／雑音比を向上させる、方法により達成する。

【0012】

本発明によれば、第２の発信機は、「二重発信」法に従って第２及び第３の信号の両方を発信する。第２の信号に加えて第２の発信機により発信される、第２の信号に対して位相シフトされ、第２の信号を変調する符号から遅延した符号で変調される第３の信号の発信により、ある発信機が別の発信機に誘導する干渉を低減することが可能である。

【0013】

さらに、本発明によれば、受信機のグレアを低減し、特に除去できるようにする第３の信号は、第２の信号と同じ発信機により発信される。したがって、第２の信号が受けるすべての物理的現象はすべて、第３の信号が受ける物理的現象と同じであることができ、これにより、第２の信号の間接経路に関連する干渉をなくすこともできる。

【0014】

さらに、同じ発信機が第２及び第３の信号を発信することにより、第２及び第３の信号から発せられるすべてのエネルギーを復元することができるため、エネルギーの無駄を低減し、実際にはなくし、相関付け動作後の信号／雑音比をかなり向上させることが可能である。

【0015】

「反復性且つ潜在的に可変の符号」すなわち「反復性の、または可変であってもよい符号」という表現は、「符号の持続時間」とも呼ばれる同じ持続時間をそれぞれ示す複数の連続シーケンスを含む符号を示す。例えば、周期性符号に対処する場合、あるシーケンスから別のシーケンスに、符号を完全に同じように繰り返すことができ、この場合、符号の持続時間は符号の周期に対応する。変形形態として、シーケンス毎に符号は異なる値をとる。第１の符号も反復性且つ潜在的に可変の信号であり得、特に周期性を有し得る。

【0016】

第１の符号及び第２の符号は、同じ符号持続時間、例えば、同じ周期を示すことができる。

【0017】

第１の遅延は、第２の符号の持続時間の半分の±１％以内に相当し得る。第２の符号が周期性を有する場合、第１の遅延は、例えば、第２の符号の周期の半分の±１％に等しい。

【0018】

第２の信号と第３の信号との位相シフトは、１８０°の±１０％以内に相当し得る。

【0019】

上記値を用いて、本発明による方法は、第１及び第２の相関量を結合することにより、第２の発信機から生じる信号をなくすことができ、それにより、受信機が第１の発信機により発信される第１の信号を満足がいくように追跡することができる。

【0020】

第２の信号の電力と第１の信号の電力との比率は、２４ｄＢを超え得る。したがって、第１の信号が第２の信号よりもはるかに小さな振幅を示すにも関わらず、本発明により第１の信号を追跡することが可能である。

【0021】

第２の発信機は、例えば、受信機に対して固定される。

【0022】

第１の発信機、例えば衛星は、受信機に対して可動であり得る。

【0023】

第１、第２、及び第３の信号は、ＧＰＳ又はＧＮＳＳシステムに使用される信号であり得、これらの信号は符号に基づく多重化を実施する。

【0024】

第１及び第２の符号は、ＧＰＳの場合にはＣ／Ａ（「粗同期捕捉」）とも呼ばれるゴールド符号であり得る。ゴールド符号は、周期性を有し、１０２３個の瞬間の長さを有し、１．０２３ＭＨＺでクロック制御される。ゴールド符号の最小周期は、ＧＰＳの場合、１ｍｓである。

【0025】

第１及び第２の信号は、第１及び第２の発信機により同時に、すなわち、同じ瞬間に発信し得る。第２及び第３の信号は、第２の発信機により同時に、すなわち、同じ瞬間に発信し得る。

【0026】

第１、第２、及び第３の信号は、例えば、周波数Ｌ１である同じ搬送周波数を有することができ、ＧＰＳ又はＧＮＳＳシステムで用いられている用語によれば、この周波数は１．５７５４２ＧＨｚである。

【0027】

第１の発信機は衛星であり得、第２の発信機は疑似衛星であり得る。

【0028】

方法は、外部設定で実施して、例えば、着陸段階及び／又は滑走路からの離陸段階で航空機をガイドし得る。

【0029】

第１の相関量の計算に使用される局部信号及び第２の相関量の計算に使用される局部信号は、同相局部搬送波を示すことができ、第１の相関量の計算に使用される局部信号及び第２の相関量の計算に使用される局部信号は、例えば、第１の符号の遅延だけ異なる。受信機が発信機に対して静止する場合、第２の局部搬送波と同相の第１の局部搬送波により、受信機のグレアを低減し、又は実際に除去することが可能であり得る。

【0030】

変形形態として、第２の相関量の計算に使用される局部信号は、以下において「第２の局部搬送波」と呼ばれる局部搬送波を示し得、この搬送波は、以下において「第１の局部搬送波」と呼ばれる、第１の相関量の計算に使用される局部信号の局部搬送波から、特に可変位相シフトに従って位相シフトし得る。そのような第１及び第２の局部搬送波により、受信機のこの移動により誘導されるドップラー効果を考慮することが可能になるため、受信機が発信機に対して移動する場合、上述した目的を達成することが可能であり得る。第２の局部搬送波は、例えば、第２の相関量の計算の周期の一部分で所定の位相シフトと、第２の相関量の計算の周期の残りの持続時間中の上記所定の値の逆に等しい位相シフト値とを示す。

【0031】

例えば、第２の相関量は、第２の符号の周期に等しい積分時間Ｔに従って計算し得、第１の局部搬送波に対する第２の局部搬送波の位相シフトは、間隔［ｔ，ｔ＋Ｔ／２］のα及び間隔［ｔ＋Ｔ／２，ｔ＋Ｔ］の−αに相当し得る。

【0032】

第２の局部搬送波の位相シフトは、最高電力の発信機により発信される信号のドップラー周波数に基づいて計算し得る。

【0033】

変形形態として、受信機は、異なる局部信号を生成するように構成し得、各信号は、システムの異なる発信機のドップラー周波数に基づいて計算される局部搬送波位相を有する。

【0034】

第２及び第３の信号は同じ搬送波を示すことができる。

【0035】

第１及び第２の相関量は、受信機により計算し得、且つ／又は一緒に結合し得る。第１の相関量と第２の相関量とを結合する結合動作は、例えば、線形結合、特に加算又は減算である。

【0036】

第１及び第２の符号は、同じ持続時間又は同じ周期を示すことができ、第１の発信機は、第１の信号に加えて、第１の遅延により遅延した第１の符号で変調されることだけで、第１の信号とは異なる別の信号を発信することもできる。

【0037】

本発明の主題はさらに、別の態様によれば、システム、特にジオロケーションシステムであって、
−少なくとも１つの第１の信号を発信する第１の発信機と、
−反復性且つ潜在的に可変、特に周期性を有する第２の符号で変調された少なくとも１つの第２の信号を発信する少なくとも１つの第２の発信機と、
−第１及び第２の発信機が発信する信号を検出するように構成され、第１の信号を検出するために、局部信号を利用する、少なくとも１つの受信機と、
を備え、
第２の発信機は、第２の信号と、第２の信号に対して位相シフトされ、第１の遅延だけ遅延した第２の符号で変調される第３の信号とを、特に同時に発信するように構成される、システムである。

【0038】

第１の遅延は、第２の符号の持続時間の半分、特に半周期の±１％以内に相当し得る。

【0039】

第２の信号と第３の信号との位相シフトは、１８０°の±１０％以内に相当し得る。

【0040】

本発明の主題はさらに、別の態様によれば、システム内、特にジオロケーションシステム内での使用を意図される発信機であって、システムは、少なくとも１つの他の発信機と、上記発信機および他の発信機により発信された信号を検出するように構成された受信機とを備え、上記発信機は、
−符号で変調された１つの信号と、上記信号に対して位相シフトされた別の信号とを、特に同時に発信するように構成され、他の信号はある遅延だけ遅延した上記符号により変調される。

【0041】

本発明の主題はさらに、別の態様によれば、システム内、特にジオロケーションシステム内での使用を意図される発信機であって、システムは、第１の符号で変調された少なくとも１つの第１の信号を発信する少なくとも１つの第１の発信機と、反復性且つ潜在的に可変、特に周期性を有する第２の符号で変調された少なくとも１つの第２の信号を発信する少なくとも１つの第２の発信機とを備え、第２の発信機はさらに、特に第２の信号の発信と同時に、第２の信号に対して位相シフトし、第１の遅延だけ遅延した第２の符号で変調される少なくとも１つの第３の信号を発信し、
受信機は、
−第１の信号を追跡することであって、追跡は受信機の局部信号を作る、追跡すること、
−第１の局部搬送波を有し、第１の符号で変調される受信機の局部信号と、少なくとも第１、第２、及び第３の信号の組み合わせから生じる信号との相関の第１の相関量を計算すること、
−第２の局部搬送波を有し、第１の遅延だけ遅延した第１の符号で変調された受信機の局部信号と、少なくとも第１、第２に、及び第３の信号の組み合わせから生じる信号との相関の第２の相関量を計算すること、並びに
−第１及び第２の相関量を結合すること
を行うように構成される。

【0042】

第１及び第２の局部搬送波は、上述したようなものであり得る。

【0043】

本発明は、以下の本発明の実施態様の非限定的な例を読み、添付図面を調べることでよりよく理解し得る。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1】本発明による方法を実施し得るシステムを概略的に表す。

【図2】相関量を表す。

【図3】相関量を表す。

【図4】本発明の第１の例示的な実施態様による受信機の追跡ループの機能図である。

【図5】本発明の第２の例示的な実施態様による受信機の追跡ループの、図４の追跡ループと同様の図である。

【図6】本発明による方法を実施し得るシステムの図１と同様の図である。

【図7】図６によるシステムの受信機により計算される第１の相関量を示す。

【図8】図６によるシステムの受信機により計算される第２の相関量を示す。

【図9】図７及び図８による第１及び第２の相関量を一緒に加算することにより得られる数量を表す。

【図10】従来技術による受信機による衛星信号の追跡の結果を提示する。

【図11】本発明による受信機による衛星信号の追跡の結果を提示する。

【発明を実施するための形態】

【0045】

本発明の第１の例示的な実施態様によるＧＰＳ又はＧＮＳＳ式のシステム１を図１に表した。

【0046】

システム１は、受信機２及び複数の発信機を備える。受信機２はとりわけ、続けて説明され、ソフトウェア及び／又はハードウェアを通して実施され、図４に表されるアンテナ及び追跡ループを備える。

【0047】

示される例では、発信機は、第１の発信機３及び第２の発信機４を備える。第１の発信機３は受信機２に対して可動であり、その一方で、第２の発信機４は受信機２に対して固定され、例えば、地面に固定される。第１の発信機３は信号Ｓ１及びＳ２を発信し、

【数1】

である。Ａ_１は、受信機２の受信アンテナのレベルで第１の発信機３から生じる信号の振幅であり、ｆ_Ｌ１は、信号の搬送周波数、例えば、ＧＰＳ信号又はＧＮＳＳ信号の周波数Ｌ１であり、ｆ_１は、受信機のクロックバイアスのドリフトを含む受信機２の受信アンテナのレベルで第１の発信機から生じる信号のドップラー周波数であり、θ_１は、受信アンテナのレベルで第１の発信機から生じる信号の搬送波の位相であり、Ｄ_１は発信機のナビゲーションメッセージであり、ｃ_１は、第１の発信機の信号を変調する符号、考慮される例では周期性符号、例えば、ゴールド符号であり、ｄ_１は、第１の発信機３と、受信機２のクロックバイアスを含む受信機２のアンテナとの疑似距離である。

【0048】

第１の発信機は衛星であり得、第２の発信機は疑似衛星であり得る。

【0049】

説明の便宜上、第１の発信機３により発信される信号に、クロックバイアス及びそのドリフトに関連する影響を含むことが選択されている。

【0050】

信号Ｓ１の式と信号Ｓ２の式との比較により分かり得るように、信号Ｓ２は、信号Ｓ１及びＳ２を変調する符号は同じであるが、信号Ｓ２を変調する符号が信号Ｓ１を変調する符号に対して第１の遅延φだけ遅延することを通して異なる。第１の発信機３が発する信号Ｓ１及びＳ２はさらに、説明される例では、同じ搬送波を有する。

【0051】

第２の発信機４は、以下の式を有する信号Ｓ３及びＳ４を発信する。

【数2】

【0052】

データＡ_２、ｆ_Ｌ１、ｆ_２、θ_２、Ｄ_２、ｃ_２、ｄ_２は、第１の発信機３に関してここで述べたデータと同様に、第２の発信機４に関連して定義される。考慮される例では、ｃ_２は周期性符号である。

【0053】

信号Ｓ３及びＳ４の式を比較することにより分かり得るように、信号Ｓ４は、信号Ｓ４を変調する符号に対して、信号Ｓ３を変調する符号の遅延φだけ、および信号Ｓ４が信号Ｓ３に対して１８０°位相シフトされることも通して、異なる。第２の発信機４が発信する信号Ｓ３及びＳ４が同じ搬送波を有することに留意し得る。

【0054】

説明される例では、振幅Ａ_２の値は、振幅Ａ_１の値よりも大きく、Ａ_２とＡ_１との比率は、例えば、１２ｄＢ以上であり、２４ｄＢよりも大きい信号Ｓ１又はＳ２とＳ３又はＳ４との電力比率に対応する。

【0055】

第１及び第２の発信機３及び４が発信する信号は、受信機２のアンテナで受信され、次に増幅され、周波数ｆ_Ｌ１未満の中間周波数（ＦＩ）に変換される。

【0056】

考慮される例では、これらの信号はサンプリングされ、次に、デジタル化されてから、受信機の受信チャネルで処理される。これらの受信チャネルは、図４に表される追跡ループを実施する。

【0057】

これらのループは、第１の発信機３の信号の搬送波及び符号のそれぞれを復調するように機能する２つの位相ロックループ、すなわち、ＰＬＬループ８及びＤＬＬループ９を備える。

【0058】

第１の信号を追跡するために、受信機は、２つの別個の要素、すなわち、搬送波及び符号に分解された信号のローカルレプリカを使用し、ループ８及び９は、第１の発信機が発信する信号と永久的に同期する。受信機内のチャネルと同数の発信機を並行して追跡することができる。

【0059】

図４は、一方が他方に埋め込まれ、同じ相関器（又は積分器）を使用する追跡ループ８及び９を示す。

【0060】

受信機２のチャネル内の局部信号は、以下のようにグループ化される形態でモデリングし得る。

【数3】

−ｆ_ｌｏｃは、搬送波の局部信号のドップラー周波数に対応し、θ_ｌｏｃは、受信機２のクロックのバイアス及びドリフトを含む、この搬送波の位相に対応し、τは、追跡される符号ｉに誘導される遅延であり、示される例では、第１の発信機２により発信される信号Ｓ１及びＳ２を変調する符号ｃ_１である。

【0061】

ＤＬＬループ９についてまず説明する。ＤＬＬループ９の目的は、示される例では、第１の発信機３により発信される信号を変調する符号ｃ_１である入射符号に受信機のローカル符号を同期させることである。このループは、例えば、標準ＤＬＬではＳＤＬＬと呼ばれることもあるいわゆる「アーリーマイナスレイト（Ｅａｒｌｙ ｍｉｎｕｓ Ｌａｔｅ）」（又は「アドバンスマイナスディレイ（Ａｄｖａｎｃｅ ｍｉｎｕｓ Ｄｅｌａｙ）」）ループである。

【0062】

このループは、符号の３つのレプリカを作成するように構成された符号生成器１０を備える。すなわち、生成器１０ａは、Ｅ（アーリー）と呼ばれる、０．５チップ（ここで、チップは符号瞬間又は符号ビットを示す）だけ進んだレプリカと、Ｌ（レイト）と呼ばれる０．５チップだけ遅延したレプリカとを作成し、生成器１０ｂは、Ｐ（プロンプト）と呼ばれる、位相オフセットのないレプリカを作成する。これらのレプリカにより、ループ９の後述される弁別器１５の動作を保証することが可能になり、これらのレプリカは、これもまた続けて説明するＶＣＯ１７の制御信号に基づいて生成される。

【0063】

入射信号Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４は、ミキサ１１により搬送波のローカルレプリカと混合され、次に、ミキサ１２により符号生成器１０から生じるローカル符号の３つのレプリカと混合される。

【0064】

結果として生成される信号は、ループの積分時間である時間Ｔにわたって積分器１３により合算される。この演算は２つの目的を有する。すなわち、低域フィルタ及び相関器の両方の役割を果たす。

【0065】

低域フィルタリングにより、ｆ_ｌｏｃ＋ＦＩで高周波部分をなくすことが可能である。

【0066】

積分器１３において、６つの相関演算が実行され、これらは以下として示される。
−ＩＰが同相プロンプト相関に対応し、
−ＩＥが同相アーリー相関に対応し、
−ＩＬが同相レイト相関に対応し、
−ＱＰが直交プロンプト相関に対応し、
−ＱＥが直交アーリー相関に対応し、
−ＱＬが直交レイト相関に対応する。

【0067】

積分器１３の出力での結果は、その後、弁別器１５に送られる。

【0068】

ループ９の弁別器１５は、追跡しようとする信号の符号ｃ_１とローカル符号との位相誤差を検出するように構成される。例えば、Ｄに対して以下の式が選ばれるが、弁別器の正規化バージョンで非限定的に選ばれる。

【数4】

【0069】

弁別器は、アーリー相関がレイト相関に等しい場合にバランスされる。

【0070】

弁別器の出力は、０．５〜−０．５チップの誤差で線形であり、逸脱せずに最高位で±１．５チップで動作可能である。

【0071】

弁別器１５は、追跡しようとする信号の符号と、局部信号の符号との対応する位相シフトを取得できるようにし、それにより、ループ９が、生成するローカル符号の位相を必要な量だけ補正できるようにする。

【0072】

弁別器１５の出力での信号は、その後、ループ９内で雑音を低減するように構成されたフィルタ１６により処理される。このフィルタ１６により、外部干渉又はその他の信号との相互相関に起因する残留スプリアス信号をなくすことも可能になる。

【0073】

フィルタ１６は、例えば、通過域で利得を提供する能動的な低域フィルタである。フィルタ１６は、得ようとする目的に従って、以下のパラメータに対して動作することが可能である、すなわち、
−フィルタの次数、及び
−等化雑音。

【0074】

「フィルタの次数」という表現は、デジタルフィルタの電子均等物を構成する、インダクタ及びコンデンサ等のリアクタント素子の数を意味するものと理解されたい。高い次数のフィルタほど、動的体制でよりよい復元力を提供することができ、したがって、ループ９は加速についていくことが可能であるが、雑音の影響をより受けやすく、とりわけ、より不安定になる。

【0075】

等化雑音帯に関して、Ｂｎが高いほど、ループ内で耐えることができる周波数逸脱が大きくなり、大きな動的ロードに応える可能性が大きくなる。他方、雑音は多くなり得る。ループ９は、非常に雑音が多いが、比較的静的であり（符号へのドップラーの変動は、積分毎に非常に低い）、選ばれるＢｎの値は一般に、極めて低い。Ｂｎの典型的な値は、ループ９で０．５Ｈｚである。他の例では、Ｂｎは０．０５Ｈｚと小さい値であり得る。

【0076】

ループ９がバランスされる場合、フィルタ１６の出力は、入射信号の符号ｃ_１と受信機２のローカル符号とのドップラー差に対応する。次に、フィルタ１６の出力は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１７の入力で受信される。

【0077】

ＶＣＯ１７は、フィルタ１６の出力で信号の積分演算を実行して、位相を取得し、次に、クロック信号が、ＶＣＯのこの位相及び中心周波数に基づいて生成され、クロック信号は、例えば、１．０２３ＭＨｚに等しく、その後、クロック信号は符号生成器１０を駆動する。

【0078】

ＰＬＬループ８の動作についてこれより説明する。このループ８は、入射信号の搬送波を復調するように構成される。ループ８は、例えば、コスタスループを必要とし、コスタスループは特に、ナビゲーションメッセージのビット及び大気の高層を横切ることから生じる位相ジャンプπの影響を受けにくいという特定の特徴を有し、これは、発信器の１つが衛星である場合に有利になり得る。

【0079】

このループ８は弁別器２０を備え、弁別器２０の標準式は、例えば、非限定的に

【数5】

であり、ＱＰ及びＩＰはすでに上で定義したようなものである。

【0080】

弁別器２０の出力での信号は、その後、上述したフィルタ１６と同じ種類のフィルタ２１により処理される。フィルタ２１の次数は、ｎがフィルタ１６の次数である場合、例えば、ｎ＋１に等しく、フィルタ２１のＢｎ値はフィルタ１６のＢｎ値よりも大きく、例えば、１０Ｈｚ〜１８Ｈｚである。

【0081】

フィルタ２１の出力での信号は、その後、ループ８に固有のＶＣＯ２２により処理され、このＶＣＯ２２は、上述したＶＣＯ１７と同じように動作する。

【0082】

ＶＣＯ２２の出力での信号は、その後、搬送波生成器２３を駆動する。

【0083】

図４の例では、ループ９のＶＣＯ１７は、入力として、フィルタ１６の出力での信号のみを受信する。

【0084】

表されていないが、変形形態では、フィルタ２１の出力での信号は、ループ９のＶＣＯ１７にも送信され、次に、ＶＣＯ１７は、ループ９のフィルタ１６の出力及びループ８のフィルタ２１の出力を用いて、クロック信号を生成する。フィルタ１６の出力での信号は、周波数ｆ_Ｌ１と符号の周波数との比率、すなわち、説明される例では１５４０で除算される。フィルタ２１の出力での信号のそのような復元により、特に、ループ９のフィルタ１６の等化雑音帯Ｂｎに０．０５Ｈｚという小さな値を使用可能にすることができる。

【0085】

信号Ｓ１〜Ｓ４の和に対応する信号Ｓを受信した場合、受信機２により実行される、式を上で与えた処理についてこれより説明する。

【0086】

これらの信号Ｓ１〜Ｓ４は、例えば、発信器３及び４により同時に発信される。

【0087】

位置特定を実行しなければならないゾーン内に配置された受信機２のアンテナのレベルでの信号は、以下の式（４．１）に対応する、すなわち、

【数6】

式中、ｎ（ｔ）は、熱雑音及び他の干渉源に対応する。

【0088】

第１の手法では、ナビゲーションメッセージがないこと、又は相関が常に１つの同じメッセージビット内部で生じる（したがって、遷移がない）ことを考慮し得る。

【0089】

示される例では、受信機は、第１の発信器３により発信される信号を追跡するように構成される。したがって、第２の発信器４により発信される信号の存在に関連する相互相関生成物を低減し、又は実際に完全になくすことが望ましい。

【0090】

したがって、受信機２は、信号Ｓと第１の局部信号との相関の第１の相関量を計算し、第１の発信機３により発信される信号を追跡するように構成される。分かり得るように、この第１の局部信号は、以下の式（４．２）に従って第１の発信機３により発信される信号を変調する符号ｃ_１で変調される。

【数7】

【0091】

この式では、ｆ_ｌｏｃは、ループ８のＶＣＯ２２のドップラー制御に対応し、θ_ｌｏｃは累積位相である。

【0092】

第１の相関量を計算する場合、積分時間をＴに等しく選ぶことができ、Ｔは、符号ｃ_１の周期の持続時間及び符号Ｃ_２の持続時間に対応する。２つ以上の符号にわたって積分される場合、以下に説明するものが、符号の数と同じ回数、適用される。

【0093】

（４．１）の信号Ｓは、式（４．２）の信号Ｓ_ｌｏｃ（ｔ，τ）のローカルレプリカに相関付けられ、第１の相関量Ｒ_１（τ）が得られ、第１の相関量Ｒ_１（τ）の式を以下の式（４．３）により与えられる。

【数8】

【0094】

並行して、信号Ｓ（ｔ）と第２の局部信号との相関についての第２の相関量が、受信機２により計算され、第２の局部信号は、説明される例では、この第２の局部信号の符号が、すでに上述した第１の遅延φに等しい遅延だけ位相シフトされることのみを通して第１の局部信号と異なる。

【0095】

以下の式（４．４）が得られる。

【数9】

【0096】

受信機が発信機に対して静止すると仮定する場合、第１及び第２の相関量について、式（４．３）及び（４．４）で以下の近似を行うことが可能である、すなわち、ｆ_１＝ｆ_２≒ｆ_ｌｏｃ。

【0097】

次に、ｆ_ｌｏｃの測定は、この仮定に従って、数ｋＨｚの値をとることができるクロックバイアスのドリフトに対応する。

【0098】

この近似は、

【数10】

と書くことにより行う。

【0099】

変数の適切な変更を適用し、（４．５）及び（４．６）の積分下の関数が周期性を有し、周期がＴであることを考慮することにより、第１及び第２の相関量について式（４．３）及び（４．４）を簡易化することが可能であり、次に、式（４．３）及び（４．４）のそれぞれは、式（４．７）及び（４．８）に従って、

【数11】

になる。

【0100】

式（４．７）及び（４．８）では、「有用な」相関項はＲ_１１中の項であり、その理由は、第１の発信機３により発信される信号を追跡すると考えられるためである。

【0101】

なくそうとしている干渉項は、相互相関項とも呼ばれるＲ_１２中の項である。

【0102】

その後、第１及び第２の相関量Ｒ_１（τ）及びＲ_１（τ−φ）が一緒に加算される。熱雑音ｎ（ｔ）を無視して、これが行われ、式（４．９）による結果が得られる。

【数12】

【0103】

第１及び第２の相関量の加算から生じる式では、項Ｒ_１２（τ）が消えることに留意する。

【0104】

次に、２つの干渉項Ｒ_１２（τ＋φ）及びＲ_１２（τ−φ）があり、３つの有用信号項Ｒ_１１（τ）、Ｒ_１１（τ−φ）、及びＲ_１１（τ＋φ）がある。

【0105】

干渉を完全になくすために、第１の遅延φは、以下の関係（４．１０）を満足するようなものでなければならない。

【数13】

【0106】

上の関係（４．１０）を満たすために十分な条件は、関数Ｒ_１２が周期性を有することであり、これは実際には、Ｒ_１２が相互相関関数又は自己相関関数である場合である。

【0107】

関数Ｒ_１２の最小周期はＮＴ_ｃに等しく、Ｎは符号中の瞬間の数であり、Ｎは、例えば、Ｌ１でのＧＰＳ符号の場合、１０２３であり、Ｔ_ｃは符号瞬間の持続時間である。

【0108】

（４．１０）の２項を分けるシフトが２φに等しい場合、関数Ｒ_１２の２φに等しい周期が、関係（４．１０）を満たすことが可能である。

【0109】

したがって、２φ＝ＮＴ_ｃのように第１の遅延φを選ぶことにより

【0110】

すなわち、

【数14】

【0111】

説明される例では、符号ｃ_１の周期の半分に等しい第１の遅延φを選ぶことにより、第１の発信機の信号と第２の発信機の信号との干渉についての項をなくすことが可能である。

【0112】

考慮される例で使用される符号ｃ_１の場合、半周期は５１１．５の符号瞬間を表し、したがって、０．５ｍｓに対応する。

【0113】

さらに、受信機２を用いて復元しようとしている有用な信号、すなわち、第１の発信機３に対応する相関項Ｒ_１１（τ）、Ｒ_１１（τ−φ）、及びＲ_１１（τ＋φ）は、上記第１の遅延の値の影響を受けない。

【0114】

実際に、関数Ｒ_１１自体はＴ周期を有し、第１及び第２の相関量の加算後、式（４．９）において、

【数15】

が得られる。

【0115】

第１及び第２の相関量を結合した結果は、図２に表され、入射信号の符号と局部信号の符号との式（４．１２）中の位相シフトτは、横座標として描画され、相関の値は縦座標として描画される。分かり得るように、符号周期の半分だけシフトするが、それにも関わらず、同じ情報を搬送する２つの別個の相関ピーク６がある。２つの相関ピーク間のこのシフトにより、第２の発信機４による干渉のいかなる問題もなく、第１の発信機３を変調する符号を追跡することが可能であり得る。

【0116】

説明される例では、他の関数Ｒ_１１の二次ピークのみが残るが、干渉信号は同じアンテナから発信されるため、そのレベルは小さい。

【0117】

ここでの説明とは対照的に、受信機２が第２の発信機４により発信された信号を追跡しようとする場合、受信機２により実施される局部信号の式は、ここでは、

【数16】

であり、Ｔ_１／２は、第２の発信機４により発信される信号を変調する符号ｃ_２の半周期に対応する。ｃ_１及びｃ_２が同じ周期を有する場合、Ｔ_１／２は前と同じ値を有する。

【0118】

第１の相関量は、前のように、式（４．１）に従って信号Ｓ（ｔ）を局部信号Ｓ_{ｌｏｃ，２}（ｔ，τ）と相関付けることにより計算され、第２の相関量は、信号Ｓ（ｔ）を局部信号Ｓ_{ｌｏｃ，２}（ｔ，τ−Ｔ_１／２）に相関付けることにより計算される。同じ論理に由来するため、式を再び書かない。

【0119】

第１及び第２の相関量の各式は、以下の式（４．１５）及び（４．１６）である。

【数17】

【0120】

上の２つの相関量の結合は、その後、受信機２により実行することができる。考慮される例では、この結合は減算である。

【0121】

次に、以下の式（４．１７）による結果が得られる。

【数18】

【0122】

項Ｒ_２２及びＲ_２１がＴ周期である場合、式（４．１７）は、

【数19】

として簡易化することができる。

【0123】

第１及び第２の相関量を結合した結果を図３に表す。分かり得るように、符号周期の半分だけシフトされ、１８０°位相シフトするが、同じ情報を搬送する２つの別個の相関ピーク７がある。

【0124】

第２の発信機４により発信される信号の追跡の枠組み内で得られる結果は、上述したように、第１の発信機３により発信される信号の追跡の枠組み内で得られる結果の相手方である。

【0125】

上記では、特に、受信機２が発信機３及び４に対して静止することを考慮して、ドップラー効果に関連する寄与を無視することが可能であると仮定した。

【0126】

受信機２がもはや発信機に対して静止しない場合に適用される本発明の実施態様の他の例についてこれより説明する。

【0127】

以下において、第２の発信機４が第１の発信機３のドップラー周波数ｆ_１よりも大きなドップラー周波数ｆ_２を示す場合を考える。ｆ_ｌｏｃは、上述したように、局部信号のドップラー周波数を示す。

【0128】

第１及び第２の局部信号が、位相シフトされない局部搬送波を有した図１〜図４に関連して説明した例とは対照的に、これより説明する例では、受信機２は第１及び第２の位相シフト局部搬送波を実施する。これらの例では、追跡ループが図５に表される追跡ループに準拠し得る受信機２が使用される。

【0129】

図５に表される追跡ループは、ＰＬＬループ８内に、例えば、受信機の別のループから入力として、最高ドップラー周波数ｆ_２の値を受信する位相シフタ３０の存在及びＶＣＯ２２の出力での信号を通して、図４の追跡ループと異なる。この位相シフタ３０は、周波数ｆ_２及びｆ_ｌｏｃに基づいて、第２の局部搬送波に可変位相シフトを生成するように構成され、この位相シフトは、交互に正の値及び負の値をとる。追跡しようとするシステムの発信機が発信する信号を変調する符号が周期性を有する場合、位相シフタ３０により生成される位相シフトは、上記符号の半周期毎に符号を変更することができる。

【0130】

図５に表されるループにより、可変位相の第２の局部搬送波を使用することが可能になる。

【0131】

相関量が、使用される符号の周期に等しい積分時間に従って、すなわち、Ｔ＝ＮＴ_ｃ＝２Ｔ_１／２に従って計算される場合、この第２の局部搬送波は、積分時間の第１の部分中、例えば、第１の半分中、−２π．（ｆ_２−ｆ_ｌｏｃ）．Ｔ_１／２だけ位相シフトし、積分時間の残りの部分、特に、第２の半分中、２π．（ｆ_２−ｆ_ｌｏｃ）．Ｔ_１／２だけ位相シフトし得る。

【0132】

したがって、ｔ_ｎがループのｎ番目の積分の最初の時間である場合、第１の相関量の計算に使用される局部信号は、第１の局部搬送波で以下の形態を有し、

【数20】

第２の相関量の計算に使用される局部信号は、第２の局部搬送波で以下の形態を有し得、

【数21】

ｆ_ｌｏｃは、第１の発信機３が発信する信号を追跡する場合、ＶＣＯ２２の制御に対応するローカルに誘導される周波数であり、その値はｆ_１に近く、θ_ｌｏｃは局部搬送波の位相であり、τは、符号の位相シフトを駆動するために受信機により誘導される相関遅延である。

【0133】

受信機２が受信する信号のこの変更局部搬送波による復調の結果は、ミキサ１２によりローカル符号ｃ_１のＴ_１／２だけ位相シフトした３つのレプリカ「アーリー」、「同相」、「レイト」と混合してから、積分器１３ａにより積分され、次に、加算器３２により積分器１３ｂの出力での直接復調の結果と加算し得る。その後、結果として生成された信号は、図４を参照して説明したものと同様に、弁別器１５及び２０により処理される。

【0134】

追跡の過程で変化するグレアのリスク、すなわち、第１の発信機３が発信する信号の電力が大きくなり、第２の発信機４が第１の発信機３によるグレアで眩むリスクを低減するために、受信機の各受信チャネルは、グレアで実際には眩まない場合であっても、他のチャネルのドップラー周波数を使用することができる。このようにして、他に対するある発信機の干渉を除去可能な機会が増大する。

【0135】

図１〜図４の例でのように、受信機２は、信号Ｓと第１の局部搬送波を有する局部信号との相関及び信号Ｓと第２の局部搬送波を有する局部信号との相関にそれぞれ対応する第１及び第２の相関量を計算することができる。

【0136】

以下の式（４．３４）は、第１の相関量の干渉項について得られる。

【数22】

【0137】

以下の式（４．３５）は、第２の相関量の干渉項について得られる。

【数23】

【0138】

変数の変更ｔ−＞ｕ＋Ｔ_１／２を（４．３４）及び（４．３５）の第１及び第３の項に適用することにより、上の式（４．３４）及び（４．３５）を簡易化することが可能であり、後者はそれぞれ、

【数24】

になる。

【0139】

すべての積分がここでは同じ間隔に対して行われ、符号ｃ_１及びｃ_２が２Ｔ_１／２周期を有し、すなわち、ｃ_１（ｔ＋Ｔ_１／２）＝ｃ_１（ｔ−Ｔ_１／２）であることを考慮して、上の２つの式を再構成することも可能である。

【0140】

これらの条件下で、すぐ上の２つの式のすべての項は互いに補償するため、０に等しい。

【0141】

したがって、上の局部搬送波の選択により、ドップラー効果を考慮した場合であっても、干渉をなくすことが可能になる。

【0142】

ここで述べた例では、システム１の各発信機は、信号毎に遅延した１つの同じ符号で変調された２つの信号を同時に発信する。それにも関わらず、本発明は、システム１の各発信機による信号のそのような二重発信に限定されない。

【0143】

本発明の別の例示的な実施態様について、これより図６を参照して説明する。

【0144】

システム１はこの例では、例えば、図５を参照して説明したような追跡ループを備える受信機２と、複数の第１の発信機３及び第２の発信機４とを備える。

【0145】

第１の発信機３は、例えば、コンステレーションを形成する衛星であり、第２の発信機４は疑似衛星である。第２の発信機４は、考慮される例では、第１の発信機３とは対照的に、地面に対して固定される。システム１は、例えば、ＧＮＳＳ式のシステムである。

【0146】

図６に表されるように、疑似衛星４は、衛星３が発信する信号の電力よりも大きな電力を示す信号Ｓ２及びＳ３を発信する。疑似衛星４が発信する信号の電力と、各衛星３が発信する信号の電力との比率は、例えば、２４ｄＢよりも大きい。

【0147】

考慮されるシステム１は、この例では、衛星３が発信する信号と、疑似衛星４が発信する信号との、受信機２により計算される相互相関の結果を低減し、特になくすことを可能にする。

【0148】

続く関心は、衛星３が発信する信号Ｓ１及び追跡しようとする信号である。

【0149】

受信機２のアンテナのレベルで受信される信号は、説明される例では、式（４．４０）で示される形態のものである。

【数25】

但し、
ｎ_ｓ：衛星の数、
ω：搬送波周波数での角周波数、
ａ_ｋ：衛星ｋの振幅、
ω_ｋ：クロックバイアスのドリフトを含む衛星ｋに対するドップラーによる角周波数、
θ_ｋ：衛星ｋの信号の搬送波の位相、
Ｄ_ｋ：衛星ｋのナビゲーションメッセージ、
ｃ_ｋ：ゴールド符号である衛星ｋの符号、
ｄ_ｋ：受信機と衛星ｋとの疑似距離、
Ａ_ｐｌ：疑似衛星の信号の振幅、
ω_ｐｌ：クロックバイアスのドリフトを含む疑似衛星に対するドップラー角周波数、
θ_ｐｌ：疑似衛星の信号の搬送波の位相、
Ｄ_ｐｌ：疑似衛星のナビゲーションメッセージ、
ｃ_ｐｌ：ゴールド符号である疑似衛星の符号、
ｄ_ｐｌ：受信機と疑似衛星との疑似距離
である。

【0150】

考慮される例では、すべての発信機が、位相シフトされ、２つの信号のうちの一方で遅延する１つの同じ符号で変調された２つの信号を同時に発信する上述した例とは対照的に、疑似衛星４のみが、１８０°の移動シフト及び後者の周期の半分に等しい符号ｃ_ｐｌ分の遅延で異なる２つの信号を同時に発信する。図６の例では、実際には、疑似衛星４の信号が実際に衛星３の信号により妨げられないとみなされる。

【0151】

第１のステップによれば、疑似衛星４の信号が得られて、疑似衛星４の振幅Ａ_ｐｌが、すべてのｋについて各衛星の振幅_ａｋと比較して非常に大きいという仮定を利用することにより、そこからω_ｐｌを抽出する。

【0152】

第２のステップによれば、第１及び第２の相関量が、信号Ｓと、
−衛星ｉが発信する信号を変調する符号で変調され、第１の局部搬送波を有する局部信号であって、この信号の式は以下の式（４．４１）により与えられる、局部信号、及び
−上記符号の半周期Ｔ_１／２だけ遅延した衛星ｉを変調する符号で変調され、図５に関連して説明したように生成される第２の局部搬送波を有する局部信号であって、式が以下の式（４．４２）により与えられる、局部信号のそれぞれとを相関付けることにより、上述した方法と同様に計算される、すなわち、

【数26】

但し、ｔ_ｎは、積分が開始される瞬間であり、θ_ｌｏｃは局部搬送波の位相であり、τは符号の被制御位相シフトであり、Ｔ＝２Ｔ_１／２は積分時間である。

【0153】

図７は、ローカル符号の位相シフトτの関数として、疑似衛星４の信号と衛星３の信号との相関についての相関関数を表す。

【0154】

１８０°だけ位相シフトし、衛星３が発信する信号Ｓ１を変調する符号ｃ_ｉの周期の半分だけシフトした２つのピーク４０が観測される。これらのピーク４０が、疑似衛星４と発信機３との相互相関を伝達するとともに、１つのピーク４１が、ピーク４０よりもはるかに低い振幅であり、追跡しようとしている衛星３の信号に対応する。

【0155】

同様に、図８は、ローカル符号の位相シフトτの関数として、疑似衛星４及び信号を追跡しようとする衛星３が発信する信号の相関の相関関数を表す。

【0156】

図８では、１８０°位相シフトし、衛星３が発信する信号を変調する符号ｃ_ｉの周期の半分だけシフトした２つのピーク４０が観測され、これらのピーク４０が、疑似衛星と発信機との相互相関を伝達するとともに、１つのピーク４１が、ピーク４０よりもはるかに低い振幅であり、追跡しようとする衛星３の信号に対応する。

【0157】

ピーク４０の位置が図７と図８とで反転し、それにより、図９に表されるように、第１及び第２の相関量を追加する場合、ピーク４０を消すことができることに留意する。符号ｃ_ｉの周期の半分だけシフトした２つのピーク４１のみが残る。したがって、これらの図６〜図９に鑑みて、ここで述べた方法により、追跡しようとする信号の項のみを残すことが可能なことが理解される。

【0158】

分析的に、第１、第２のそれぞれの相関量について、疑似衛星４が発信する信号と衛星３が発信する信号との相互相関項を計算することが可能である。これらは以下の式（４．４３）、（４．４４）のそれぞれに与えられる。

【数27】

【0159】

第１及び第２の相関量を一緒に加算することにより、式（４．４３）及び（４．４４）のすべての項は、図５を参照して説明した例では変数の同じ変更を使用して、互いに補償する。

【0160】

ここで分かったように、本発明は、外部ＧＮＳＳコンステレーション及び疑似衛星と併用し得る。疑似衛星の信号は、有利なことには、グレアを生じさせるものであり、システムは、有利なことには１つのみの発信機を備え、発信機の信号は、この発信機がグレアを通して受信機２を眩ませ得るように、システムのその他の発信機が発信するその他の信号よりも大きな電力を有する。

【0161】

ここで述べた例では、疑似衛星４が発信する信号は、ナビゲーションメッセージＤを含むが、変形形態では、この信号は、任意のナビゲーションメッセージになくてもよく、又は衛星よりも低いビットレートのナビゲーションメッセージを送信してもよい。このビットレートは、例えば、５０Ｈｚ未満であり、この値はＧＰＳメッセージの現在のビットレートである。

【0162】

図１０及び図１１は、従来技術及び図６〜図９を参照して説明したような本発明のそれぞれによる、衛星が発信する信号の受信機２による追跡に関する性能を示す表である。

【0163】

これらの表では、左側の最初の列は疑似衛星４の信号／雑音比に対応し、表の各行は、疑似衛星の所与の信号／雑音比での１０秒に等しい持続時間のシミュレーションに対応する。

【0164】

信号／雑音比に与えられる最初の値−∞は、疑似衛星がないことを示し、この行は、実際には、基準データムに対応する。

【0165】

衛星３毎に、一方では、シミュレーション中の疑似距離の平均誤差が測定され、この誤差の標準偏差も同様に測定される。結果は、メートル単位で提供され、（「ニア−ファー」）のシンボル「ｎｆ」が、グレアが、疑似距離の安定した値をこの衛星の受信機で得ることができないようなものであることを示す。

【0166】

図１０で分かり得るように、衛星毎に、疑似衛星の存在に起因する干渉の影響はまず、疑似距離平均の測定の低下で明らかになる。疑似衛星４が発信する信号の電力が増大する場合、衛星番号３をもはや追跡することができなくなる。様々な衛星の挙動の違いは、ドップラー効果で説明される。衛星番号３は、疑似衛星４と同じドップラー周波数を有し、疑似衛星の信号／雑音比が１．２ｄＢを超えるとすぐに、すなわち、疑似衛星が発信する信号の電力が、衛星が発信する信号の電力を２０ｄＢ超える場合に妨害される。疑似衛星とは異なるドップラー周波数を有する衛星番号１及び２が、疑似衛星が大きな信号／雑音比を示すまでは、グレアを免れることに留意する。この信号／雑音比が３１．２ｄＢを達するとすぐに、衛星番号１及び２が発信する信号はもはや追跡することができない。

【0167】

図１１との比較により、疑似衛星により発信され、信号／雑音比により明らかになる信号の電力が何であれ、グレアによる眩みが生じないことが明らかになる。

【0168】

したがって、疑似衛星による上述したような信号の二重発信により、より高い電力の発信機が存在する場合、衛星の１つにより発信される信号を追跡しようとするとき、受信機のグレアを低減し、又は実際にはなくすことが可能になる。

【0169】

まとめると、二重発信の技法の上記原理により、少なくとも２つの発信機を有するシステムであって、発信機のうちの１つが同じアンテナで、この発信機が発信する上記信号を変調する周期性を有する符号の周期の半分で位相シフトされ、第１の信号から１８０°だけ第２の信号を位相シフトすることにより位相シフトされた２つの信号を発信する、システムにおいて、発信機が発信する信号間の相関の２つの相関量の単純な加算を並行して行うことを通して、追跡しようとする発信機の信号に影響を与えずに、他の発信機の相互相関項を除去することができる。

【0170】

２つの発信機間のドップラー差及び受信機の動力学を考慮に入れるために、異なる局部搬送波を有する局部信号を使用して、相関量を計算することができる。

【0171】

本発明は、ここで述べた例に限定されない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7-9】

【図10】

【図11】