導(dǎo)航信號發(fā)送機以及導(dǎo)航信號生成方法
【專利摘要】提供一種廉價且可靠地降低地面發(fā)送的導(dǎo)航信號的頻率偏差的導(dǎo)航信號發(fā)送機。一種導(dǎo)航信號發(fā)送機，接收發(fā)送波，生成與規(guī)定的數(shù)據(jù)幀同步的同步脈沖，基準信號同步部(550)將同步脈沖作為基準信號生成內(nèi)部時鐘基波振蕩，根據(jù)內(nèi)部時鐘基波振蕩生成IMES信號并進行發(fā)送，該導(dǎo)航信號發(fā)送機的特征在于，上述基準信號同步部(550)包括計數(shù)器電路(551)、比較器(553)、低通控制用濾波器(554)、D/A轉(zhuǎn)換器(555)以及電壓控制發(fā)送器(556)，在將同步脈沖作為基準信號而計數(shù)出的由電壓控制發(fā)送器(556)生成的時鐘的脈沖數(shù)與基準值之間的大小關(guān)系在規(guī)定值以內(nèi)的范圍內(nèi)在一個方向上連續(xù)了規(guī)定次數(shù)的情況下，進行控制以調(diào)整上述電壓控制發(fā)送機(556)的控制電壓水平。
【專利說明】導(dǎo)航信號發(fā)送機以及導(dǎo)航信號生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種被設(shè)置于地面來發(fā)送導(dǎo)航信號或用于對接收機進行定位的信號的導(dǎo)航信號發(fā)送機以及生成導(dǎo)航信號的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星定位系統(tǒng)通過由接收機被動地測量從多個衛(wèi)星發(fā)送的定位信號來對接收機進行定位。在這種情況下，時刻同步是重要的技術(shù)要素之一，為了生成被稱為“歷元”的、規(guī)定的通常來說連續(xù)的一系列事件而使用星載時鐘，這些歷元的產(chǎn)生時刻被編碼為隨機碼或偽隨機碼(被稱為擴頻碼(spreading code))。而且，作為時間歷元編碼序列的偽隨機或隨機功能的結(jié)果，輸出信號的頻譜由擴頻碼要素的變化速率以及擴頻信號的波形決定。其頻率是遍及大范圍的頻率。通常，其擴頻波形是長方形(矩形狀)，具有由sine (辛格)函數(shù)表示的功率譜。
[0003]作為所述的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的例子，列舉有全球定位系統(tǒng)(GPS)。一般來說，GPS分別使用以1575.42MHz、1227.6MHz以及1176.45MHz為中心的L1、L2以及L5等多個頻率進行動作。這些各個信號通過各自的擴頻信號而被調(diào)制。如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易理解的那樣，以1575.42MHz的LI頻率對GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所發(fā)送的CA (Coarse Acquisition:粗捕獲)信號進行廣播，該CA信號具有1.023MHz的擴頻碼速率(碼片速率)。
[0004]另一方面，除了以GPS為代表的衛(wèi)星定位系統(tǒng)以外，還存在以在室內(nèi)環(huán)境中確定位置信息為目的的地面補償信號(Indoor Messaging System(IMES))。IMES信號是與GPS相似的定位信號，以相同的1575.42MHz的LI頻率進行廣播，并具有與CA信號的擴頻碼同族的(Gold序列)的1.023MHz的擴頻碼速率(碼片速率)。
[0005]發(fā)送MES信號的MES發(fā)送機多數(shù)被設(shè)置于大廈建筑物內(nèi)、地下街道，將發(fā)送機的位置信息疊加在頂ES信號上發(fā)送。S卩，持有MES接收裝置的用戶接收MES信號并進行解調(diào)，通過解讀所疊加的位置信息，能夠獲知自己的位置。
[0006]在此，MES信號的CA碼與GPS的CA碼相同，以周期Ims重復(fù)1023比特(1023碼片)的序列。因而，為了不進行載波頻率和碼相位的搜索而直接進行信號的切換，需要載波頻率與其期待值之差收斂于作為碼周期Ims的倒數(shù)的IkHz的幅度內(nèi)，因此需要確?！?00Hz以內(nèi)的精度。由于500Hz/1575.42MHz=0.33E-6，因此可以視為其作為時鐘的頻率偏差需要留出少許的余量而為大約0.2E-6(0.2ppm)以下的精度。另外，由于I碼片的長度為大約I μ秒，因此碼相位需要±300ns左右以下的精度。
[0007]圖8示出持有以往的IMES接收機的用戶從以往的發(fā)送機A的信號區(qū)域移動到發(fā)送機B的信號區(qū)域時的情形。在持有MES接收機803的用戶從發(fā)送機A(SOl)的信號區(qū)域(801E)移動到發(fā)送機B (802)的信號區(qū)域(802E)的情況下，MES接收機803也需要還將接收信號從與發(fā)送機801對應(yīng)的信號a切換為與發(fā)送機802對應(yīng)的信號b。這樣，在將接收信號例如從信號a切換為信號b的情況下，從通信的穩(wěn)定性以及用戶的便利性的觀點出發(fā)期望MES信號接收的切斷時間盡可能地少。[0008]因此，為了使信號切斷時間盡可能地少，需要從MES發(fā)送機A(SOl)發(fā)送的信號a和從發(fā)送機B(802)發(fā)送的信號b的載波頻率和擴頻碼的相位差小。
[0009]在此，為了接收MES信號，接收機在內(nèi)部生成由與MES發(fā)送機所發(fā)送的信號相同頻率及相同擴頻碼構(gòu)成的被稱為副本信號的信號，在與所廣播的信號取得相關(guān)的同時進行解調(diào)，由此進行接收。圖9示出典型的定位信號接收機的框結(jié)構(gòu)。圖9中的定位信號接收機900包括:天線901，其對接收信號進行接收；接收部902，其用于進行來自天線901的接收信號的放大處理、下變頻處理及A/D轉(zhuǎn)換等接收處理以及變換為數(shù)字中頻信號(數(shù)字IF信號、IF Jntermediate Frequency)的處理；碼副本生成器904,其生成碼副本信號；以及乘法器905和906，該乘法器905和906分別將來自接收部902的信號和來自碼副本生成器904的信號相乘。
[0010]并且，定位信號接收機900包括:載波副本生成器907，其用于生成接收機內(nèi)的載波副本信號；以及乘法器908和909，該乘法器908和909將來自載波副本生成器904的相位相差90度的載波副本信號即sincort信號和coscort信號分別與乘法器905和906的輸出相乘，還包括:累積器910，其用于對規(guī)定期間的乘法器908的輸出進行累積；累積器911，其用于對規(guī)定期間的乘法器909的輸出進行累積；以及運算控制器912，其接受累積器910和911的輸出，通過軟件進行用于提高S/N的累積(平方之前的累積和平方之后的累積)，為了進行信號補充和信號追蹤而控制碼副本生成器904和載波副本生成器907。
[0011]在此，運算控制器912能夠通過軟件變更碼副本生成器904所生成的碼。另外，運算控制器912根據(jù)所接收到的衛(wèi)星定位信號來進行導(dǎo)航電文的抽出，進行定位運算等處理。
[0012]在所述接收機中的解調(diào)過程中，搜索所廣播的載波頻率與副本信號的載波頻率相同(更準確地說是上述的±500Hz以內(nèi)的精度)的頻率以及搜索從MES發(fā)送機發(fā)送的擴頻碼與副本信號的擴頻碼的碼相位相同的碼相位。如圖10所示那樣，在副本信號變?yōu)榕c所廣播的信號相同的載波頻率和擴頻碼相位的情況下與所廣播的信號的相關(guān)值最大，此時能夠接收廣播信號。
[0013]此外，為了不進行載波頻率和碼相位的搜索就進行信號的切換，如上述那樣載波頻率需要大約0.2E-6 (0.2ppm)以下的精度、碼相位需要±300ns左右以下的精度。
[0014]專利文獻1:日本特開2009-85928號公報
[0015]專利文獻2:日本特開2009-133731號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]發(fā)明要解決的問題
[0017]在所述狀況中，為了使所有的MES發(fā)送機發(fā)送相同的載波頻率MES信號，要求發(fā)送機內(nèi)部的基波振蕩相對于公稱頻率偏差小、頻率的波動小以及頻率不因周圍的溫度變動而變動之類的低溫度依賴性。一般來說具有這種特性的振蕩器被收容在恒溫槽等中進行嚴格的溫度管理和溫度控制，有時還使用利用了某特定頻率的原子共鳴的原子時鐘，從而存在設(shè)備費用昂貴且其尺寸變大這樣的缺點。
[0018]并且，無論是多么貴的振蕩器，如果長期使用，則頻率一定發(fā)生變化。因此，導(dǎo)致需要定期地進行頻率校正。[0019]作為抑制這樣長期的頻率變化的一個方法，存在接收GPS信號來對振蕩器的長期的變動進行校正的方法。但是，如果是室外環(huán)境，則能夠容易地接收GPS信號，但是在大廈建筑物內(nèi)、地下街道之類的室內(nèi)環(huán)境中存在由于信號到達不了而無法進行接收這樣的問題。
[0020]作為解決該問題的方案，存在被稱為GPS中繼器的方案。是將在室外接收到的GPS信號通過有線引入到室內(nèi)并在室內(nèi)再次放射的裝置。但是，在為了設(shè)置于地面的導(dǎo)航信號發(fā)送機的頻率同步而應(yīng)用該方案的情況下，需要另外導(dǎo)入GPS中繼器系統(tǒng)，需要追加GPS中繼器系統(tǒng)的裝配、建設(shè)成本。另外，由GPS中繼器發(fā)送的GPS信號對于想要利用高靈敏度接收機等接收雖然微弱但從室外過來的本來的GPS信號的用戶來說成為很大的干擾源。
[0021]另外，作為在室內(nèi)環(huán)境中設(shè)置于地面的用于取得導(dǎo)航信號的頻率同步的另一方案，存在在發(fā)送機之間通過有線或無線發(fā)送和接收定時信號來實現(xiàn)的方案。但是，在為了設(shè)置于地面的導(dǎo)航信號發(fā)送機的頻率同步而應(yīng)用該方案的情況下，發(fā)送機除了導(dǎo)航信號以外還需要具有發(fā)送定時信號的發(fā)送電路，由此存在隨之產(chǎn)生發(fā)送機的部件件數(shù)增加、消耗電力增加這樣的缺點。
[0022]本申請發(fā)明的實施方式的第一目的在于至少減少現(xiàn)有技術(shù)的問題。即，本申請發(fā)明涉及一種廉價且可靠地降低地面發(fā)送的導(dǎo)航信號的頻率偏差的方法，發(fā)明所解決的問題在于通過提供其生成方式而不需要以往需內(nèi)置于發(fā)送機的高精度且貴的振蕩器。
[0023]另外，本申請發(fā)明的實施方式的第二目的在于使地面發(fā)送的導(dǎo)航信號的定時一致。即，本申請發(fā)明涉及一種使地面發(fā)送的導(dǎo)航信號的時刻定時與某基準一致的方法，發(fā)明所解決的問題在于通過提供其生成方式使以往彼此不一致的地面發(fā)送的多個導(dǎo)航信號間的定時相對地、或者相對且絕對地一致，由此導(dǎo)航信號間彼此的擴頻碼相位差變小、縮短信號捕獲時間等提高接收時的便利性。
[0024]此外，依據(jù)以上記述的技術(shù)問題，發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)如果MES信號a和MES信號b是相同的載波頻率和相同的擴頻碼相位，則接收機通過使用接收IMES信號a所確定的載波頻率和擴頻碼相位的信息，能夠不進行IMES信號b的載波頻率和擴頻碼相位的搜索就接收IMES信號b，能夠順利地進行從MES信號a向MES信號b的切換。
[0025]用于解決問題的方案
[0026]本發(fā)明所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機具備:接收部，其接收發(fā)送波并生成與規(guī)定的數(shù)據(jù)幀同步的同步脈沖；基準信號同步部，其以由上述接收部生成的脈沖為基準信號生成內(nèi)部時鐘基波振蕩；MES信號生成部，其根據(jù)上述內(nèi)部時鐘基波振蕩生成MES信號；以及發(fā)送天線，其發(fā)送由上述MES信號生成部生成的MES信號，該導(dǎo)航信號發(fā)送機的特征在于，上述基準信號同步部包括計數(shù)器電路、比較器、低通控制用濾波器、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓控制發(fā)送器以及分頻電路，在上述計數(shù)器電路中，對以從上述發(fā)送波輸入的信號為基準信號而由上述電壓控制發(fā)送器生成的時鐘的脈沖數(shù)進行計數(shù)，在上述比較器中將上述計數(shù)得到的計數(shù)值與基準值進行比較，在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系在規(guī)定值以內(nèi)的范圍內(nèi)在一個方向上連續(xù)了規(guī)定次數(shù)的情況下，進行控制以調(diào)整上述電壓控制發(fā)送器的控制電壓水平。
[0027]特征還在于，在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系超過規(guī)定值的情況下，進行控制以廢棄上述計數(shù)值。[0028]特征還在于，在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系超過規(guī)定值且超過上述規(guī)定值的值在規(guī)定時間內(nèi)連續(xù)了規(guī)定次數(shù)的情況下，進行控制以變更成為時間常數(shù)的值。
[0029]本發(fā)明所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送方法具備以下步驟:在接收部中接收發(fā)送波并生成與規(guī)定的數(shù)據(jù)幀同步的同步脈沖；在基準信號同步部中以由上述接收部生成的脈沖為基準信號來生成內(nèi)部時鐘基波振蕩；在MES信號生成部中，根據(jù)上述內(nèi)部時鐘基波振蕩生成IMES信號；以及在發(fā)送天線中發(fā)送由上述MES信號生成部生成的MES信號，該導(dǎo)航信號發(fā)送方法的特征在于，在上述基準信號同步部中包括計數(shù)器電路、比較器、低通控制用濾波器、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓控制發(fā)送器以及分頻電路，在上述計數(shù)器電路中，對以從上述發(fā)送波輸入的信號為基準信號而由上述電壓控制發(fā)送器生成的時鐘的脈沖數(shù)進行計數(shù)，在上述比較器中將上述計數(shù)得到的計數(shù)值與基準值進行比較，在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系在規(guī)定值以內(nèi)的范圍內(nèi)在一個方向上連續(xù)了規(guī)定次數(shù)的情況下，進行控制以調(diào)整上述電壓控制發(fā)送器的控制電壓水平。
[0030]發(fā)明的效果
[0031]根據(jù)本發(fā)明所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機或?qū)Ш叫盘柊l(fā)送方法，能夠廉價且可靠地降低地面發(fā)送的導(dǎo)航信號的頻率偏差，能夠不需要以往需搭載于發(fā)送機的高精度且貴的振蕩器。并且，通過使地面發(fā)送的多個導(dǎo)航信號間的定時相對地、或者相對且絕對地一致，能夠使導(dǎo)航信號間的彼此的擴頻碼相位差變小、縮短信號捕獲時間等提高接收時的便利性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是說明本發(fā)明的一個實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0033]圖2是說明本發(fā)明的一個實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機中的基準信號同步部的框結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0034]圖3是說明本發(fā)明的一個實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機的基準信號同步部中的頻率計數(shù)部的動作的說明圖。
[0035]圖4是說明本發(fā)明的一個實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機的基準信號同步部中的各信號的頻率穩(wěn)定度(阿倫標準偏差)的說明圖。
[0036]圖5A是說明本發(fā)明的其它實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機中用于取得時刻同步的基準信號同步部的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0037]圖5B是說明本發(fā)明的其它實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機中用于取得時刻同步的基準信號同步部的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0038]圖5C是說明本發(fā)明的其它實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機中用于取得時刻同步的基準信號同步部中的動作流程的流程圖。
[0039]圖6是說明本發(fā)明的其它實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機中的時刻定時信號與擴頻碼的關(guān)系的說明圖。
[0040]圖7是說明本發(fā)明的其它實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0041]圖8是說明持有以往的IMES接收機的用戶從以往的發(fā)送機A的信號區(qū)域移動到發(fā)送機B的信號區(qū)域時的情形的說明圖。
[0042]圖9是說明以往的定位信號接收機的接收電路的框結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0043]圖10是說明以往的定位信號的載波頻率和碼相位搜索概念的說明圖?！揪唧w實施方式】
[0044]下面，詳細記述本發(fā)明所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機以及導(dǎo)航信號生成方法。
[0045]實施例1
[0046]圖1示出本發(fā)明的一個實施方式所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機的結(jié)構(gòu)。在此，假設(shè)PHS信號作為本實施方式中的“外部系統(tǒng)的某些信號(發(fā)送波)”。導(dǎo)航信號發(fā)送機100包括PHS接收部101、基準信號同步部102、IMES信號生成部103以及發(fā)送天線104。此外，PHS接收部101和基準信號同步部102構(gòu)成內(nèi)部時鐘生成部(正好對應(yīng)專利文獻I的圖2所示的內(nèi)部時鐘生成器231)。然而，在例如專利文獻I的圖2所示的內(nèi)部時鐘生成器等以往的內(nèi)部時鐘生成器中，為了確保高的頻率精度而使用了貴的0CX0(0ven Controlled XtalOscillator、也被稱為“溫度控制型晶體振蕩器”)等。
[0047]在導(dǎo)航信號發(fā)送機100中，從PHS基站發(fā)送的1.9GHz頻帶的PHS電波由圖1中的作為內(nèi)部時鐘生成部的結(jié)構(gòu)要素的PHS接收部101接收，在此生成與PHS數(shù)據(jù)幀同步的IOOms的脈沖。由于PHS基站的頻率偏移小且多個PHS基站是同步的，因此即使發(fā)送機內(nèi)部的PHS接收部的內(nèi)置時鐘產(chǎn)生了偏差，PHS數(shù)據(jù)幀的周期也滿足一定的基準。即，PHS數(shù)據(jù)幀的重復(fù)頻率的頻率偏移小。
[0048]在此，在考慮將外部系統(tǒng)的某些信號設(shè)為在空中傳播的電波而與其取得同步的情況下，考慮與在空中傳播的電波的載波頻率取得同步的方法、基于載波生成定時信號的方法。然而，載波頻率存在根據(jù)電波的調(diào)制方式的不同而不同的情況(FM調(diào)制、FDMA、CDMA的跳頻方式等頻率動態(tài)地變化)，因此在本發(fā)明中，特征在于，不是與載波取得同步而是與數(shù)據(jù)幀周期取得同步。
[0049]接著，從圖1中的PHS接收部101輸出的IOOms的脈沖作為基準信號被輸入到基準信號同步部102。在基準信號同步部102中，生成與該基準信號取得頻率同步的內(nèi)部時鐘基波振蕩，并向MES信號生成部103輸出。此外，代替向MES信號生成部103輸出，也能夠輸出到專利文獻I的圖2所示那樣的MUX232。
[0050]而且，在圖1中的MES信號生成部中，生成專利文獻I和2中所公開的MES信號，并經(jīng)由發(fā)送天線104發(fā)送。
[0051]在此，請注意由PHS接收部101輸出并作為基準信號同步部102的基準信號輸入的信號與在空中傳播的PHS電波同步。
[0052]此外，PHS接收部101也可以是接收PHS信號以外的信號(例如GSM、LTE、商用電源等)的接收部。即使是PHS信號以外的信號，信號處理的詳細內(nèi)容也能夠采用下一段以后說明的結(jié)構(gòu)。下面，以由接收部101接收的信號是PHS信號來進行說明。
[0053]圖2示出說明基準信號同步部102的詳細結(jié)構(gòu)的框圖?；鶞市盘柾讲?02由頻率計數(shù)部201、循環(huán)濾波器202以及VCO(壓控振蕩器)203構(gòu)成，從PHS接收部101輸入的基準信號最終作為IOMHz的內(nèi)部時鐘基波振蕩輸出到MES信號生成部103。
[0054]接著，圖3示出基準信號同步部102中的頻率計數(shù)部201的動作。在頻率計數(shù)部201中，將從PHS接收部101輸入的信號設(shè)為基準信號同步部102的基準信號，以該信號為觸發(fā)，如圖3所示那樣利用計數(shù)器電路(未圖示)對由基準信號同步部102內(nèi)的VC0203生成的時鐘的脈沖數(shù)進行計數(shù)。計測出的計數(shù)值在比較電路(未圖示)中與由VC0203的公稱頻率和基準信號的脈沖周期公稱值決定的脈沖數(shù)進行比較，由循環(huán)濾波器202對作為其差的值進行平滑化處理，通過適當?shù)脑鲆嬖O(shè)定和D/A轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換為直流電壓并輸入到VC0203。該直流電壓與基準信號和內(nèi)部時鐘基波振蕩之間的頻率差成比例，VC0203根據(jù)電壓來調(diào)整自身的頻率，由此將基準信號和內(nèi)部時鐘基波振蕩之間的頻率差保持為固定。
[0055]在此，在VC0203的公稱頻率為10MHz、基準信號的脈沖周期公稱值為IOOms的情況下，由VC0203的公稱頻率和基準信號的脈沖頻率公稱值決定的脈沖數(shù)為
[0056]10*10~6*0.1=1000000 [脈沖]。
[0057][本發(fā)明所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機等的效果]
[0058]圖4示出說明隨著基準信號同步部102的動作而生成的基準信號和內(nèi)部時鐘基波振蕩的穩(wěn)定性的說明圖。首先，在圖4中，(a)是基準信號同步部的基準信號、即PHS接收部輸出信號的頻率穩(wěn)定度(阿倫標準偏差)的典型例子，(b)是表示嵌入于基準信號同步部的VCO單體的頻率穩(wěn)定度的一例的圖。從特性(a)獲知的是基準信號在長期的頻率穩(wěn)定性方面優(yōu)秀但在短期的頻率穩(wěn)定性方面不足，從特性(b)獲知的是VCO在長期的頻率穩(wěn)定性方面不足但在短期的頻率穩(wěn)定性方面優(yōu)秀。
[0059]這樣，特性(C)表示本發(fā)明所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機等中的基準信號同步部102所輸出的時鐘信號的頻率穩(wěn)定性。根據(jù)特性(C)可知，由于具有長期的頻率穩(wěn)定性與基準信號(即，PHS電波)同等、短期的頻率穩(wěn)定性與VCO的特性同等的特性，因此在長期和短期的大范圍的頻率區(qū)域中發(fā)揮穩(wěn)定的性能。
[0060]實施例2
[0061]作為本發(fā)明的第二實施方式，圖5A示出導(dǎo)航信號發(fā)送機中用于取得時刻同步的基準信號同步部的結(jié)構(gòu)。基準信號同步部500包括相位比較部501、循環(huán)濾波器502、VC0 (壓控振蕩器)503以及分頻器504。
[0062]將PHS接收部所輸出的信號作為基準信號同步部的基準信號，在相位比較部501中與由PLL部內(nèi)的分頻器504生成的信號進行相位比較，來計測相位差。在此計測出的相位差在循環(huán)濾波器502中被進行平滑化處理，通過適當?shù)脑鲆嬖O(shè)定和D/A轉(zhuǎn)換被轉(zhuǎn)換為直流電壓并輸入到VC0503。該直流電壓與基準信號和分頻信號之間的相位差成比例，因而，VC0503根據(jù)電壓來調(diào)整自身的頻率，由此將基準信號和分頻信號之間的相位差保持為固定。
[0063]在該實施方式中，從基準信號同步部除了輸出內(nèi)部時鐘基波振蕩之外，例如還為了控制PRN(pseudorandomnoisecode:偽隨機噪聲)碼的定時而輸出脈沖周期為Ims的整數(shù)倍(作為一例，采用10ms、100ms、1000ms。與圖7中的基準信號脈沖不同)的時刻同步定時信號脈沖(該時刻同步定時信號脈沖在后述的圖7中從702被供給到703)。
[0064]此外，圖6示出PRN碼的定時控制例。圖6的(A)中示出了由MES信號生成部生成的周期Ims的擴頻碼C，使時刻同步定時信號T與擴頻碼C取得同步。將圖6的(A)的區(qū)間T1-T2放大得到的是圖6的(B)，進行控制使比特數(shù)(碼片數(shù))為1023比特(1023碼片)的擴頻碼C’的開頭(碼I與碼片I 一致的定時)與時刻同步定時信號T’的脈沖同步后進行廣播，由此時刻定時也成為與PHS電波同步的狀態(tài)。
[0065]實施例3
[0066]作為本申請發(fā)明的第三實施方式，圖7示出作為外部系統(tǒng)的某些信號而利用GSM、LTE之類的移動電話的電波時的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)航信號發(fā)送機700包括用于接收GSM或LTE信號的GSM接收部或LTE接收部(統(tǒng)稱為接收部701)、基準信號同步部702、IMES信號生成部703以及發(fā)送天線704。即，在本實施方式中，代替PHS接收部101而利用GSM或LTE接收部701將10ms、IOOms或IOOOms的脈沖作為基準信號輸入到基準信號同步部702。在基準信號同步部702中，只是將與由頻率計數(shù)部(圖7中未圖示)計數(shù)出的脈沖數(shù)進行比較的值變更為IOmsUOOms或IOOOms即可，除了 GSM或LTE接收部701以外不需要變更發(fā)送機的結(jié)構(gòu)，由此能夠簡單地利用GSM、LTE之類的PHS以外的電波。
[0067]在此,根據(jù)通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的環(huán)境而分開使用基準信號脈沖的周期(10ms、100ms、1000ms)。例如，在PHS中能夠僅利用IOOms的基準信號，在CDMA中能夠利用IOms的基準信號。
[0068]實施例4
[0069]作為本申請發(fā)明的第四實施方式，作為外部系統(tǒng)的某些信號，也可以利用商用電源。在本實施方式中，代替接收部701而使用商用電源接收部，根據(jù)電源頻率(在日本是50/60HZ)，將IOmsUOOms或IOOOms的脈沖作為基準信號輸入到基準信號同步部702。如果是商用電源，則即使絕對精度差，由于例如在大廈內(nèi)是相同的電源，因此同一大廈內(nèi)的IMES發(fā)送機的相對的頻率是一致的。由此，在PHS、GSM, LTE之類的電波到達不了的場所中，MES發(fā)送機也能夠取得頻率同步。
[0070]實施例5
[0071]作為本申請發(fā)明的第五實施方式，在圖5B中說明導(dǎo)航信號發(fā)送機中用于取得時刻同步的基準信號同步部的結(jié)構(gòu)?；鶞市盘柾讲?50包括計數(shù)器電路551、保持電路552、比較器553、低通控制用濾波器554、D/A轉(zhuǎn)換器555、電壓控制發(fā)送器556以及分頻電路557。
[0072]計數(shù)器551對從電壓控制型發(fā)送器(VCXO) 556發(fā)送的時鐘的“脈沖數(shù)(典型的是IOMHz) ”進行計數(shù)，每當發(fā)送基準信號脈沖時、即每隔IOOms向保持電路552發(fā)送計數(shù)值。并且，在比較器553中將計數(shù)值與比較用的基準值(典型的是1，000，000次)進行比較，作為第一次濾波，在VCXO的計數(shù)值相對于基準值超出±10%的情況下，作為異常的值而忽略(異常值(outlier)去除)。
[0073]接著，作為第二次濾波，在比較結(jié)果的大小關(guān)系連續(xù)η次持續(xù)大(+方向)或小(_方向)的情況下，進行控制對電壓控制水平變更I。即，在+方向被連續(xù)η次計測出的情況下，將控制電壓水平設(shè)為針對當前的水平減I (-1)，在-方向被連續(xù)η次計測出的情況下，將控制電壓水平設(shè)為針對當前的水平加I (+1)。在此，與I個水平對應(yīng)的電壓控制量在以12比特的分辨率進行控制的情況下是2.5 (V)/4096 (V)。
[0074]另外，從分頻電路557輸出時刻同步定時信號脈沖。
[0075]此外，在圖5Β中，RIN是復(fù)位輸入，CLIN是時鐘輸入，CNTOUT是計數(shù)值輸出，CNTIN是計數(shù)值輸入，STIN是設(shè)置定時輸入。
[0076]這樣，在圖5Β中，比較器553和低通控制用濾波器554形成為應(yīng)用了所謂的隨機漫步濾波器(random walk filter)的結(jié)構(gòu),但是在本申請發(fā)明中,特征在于上述n(濾波器時間常數(shù))的調(diào)整，當使η的值變大時，直到收斂為止的時間變長，試驗的結(jié)果為，在使用PHS作為基準信號脈沖的情況下，通過將η設(shè)定為10左右獲得了良好的結(jié)果。另外，在使用CDMA作為基準信號脈沖的情況下，期望將η設(shè)為2左右。
[0077]在此，基準信號脈沖是以每IOOms為周期，因此在η=10的情況下，以I秒I次的比例進行電壓控制調(diào)整，在η=2的情況下，以0.2秒I次的比例進行調(diào)整。
[0078]—般來說，在使用PHS作為基準信號脈沖的情況下，在設(shè)置了導(dǎo)航信號發(fā)送機之后，在15分鐘?30分鐘左右內(nèi)與基準信號脈沖的頻率大致同步。然而，存在在發(fā)生火災(zāi)等而導(dǎo)航信號發(fā)送機的溫度急劇上升的情況下無法期待發(fā)送機正確地進行動作的情況。在這種情況下，與基準信號脈沖的頻率之間失去同步，需要快速地重新取得定時同步。因而，也可以構(gòu)成為另外設(shè)置溫度傳感器以檢測如火災(zāi)那樣的溫度急劇上升等的緊急情況，但是由于需要額外的電路、成本，因此也可以構(gòu)成為通過檢測計數(shù)器值的異常來進行緊急情況的判斷。具體地說，在規(guī)定時間(例如20秒或30秒)內(nèi)VCXO為超出土 10%以上的次數(shù)連續(xù)一定次數(shù)(例如100次或150次)的情況下，判斷為溫度異常(火災(zāi)等緊急情況)。
[0079]圖5C示出這種情況下的詳細流程。當在S501中定時同步開始時，進入S502，將用于檢查是否為因火災(zāi)等引起的溫度急劇上升等緊急情況的標志(以下為緊急情況標志)初始化。
[0080]接著，進入S503，在計數(shù)器中對從VCXO發(fā)送的脈沖進行計數(shù)。在S504中，根據(jù)PHS的基波振蕩來計測時間，判斷是否經(jīng)過了 100ms。在還未經(jīng)過IOOms的情況下(S504中為“否”)，返回S503，在經(jīng)過了 IOOms的情況下，進入S505，檢查緊急情況標志是否開啟。在S505中緊急情況標志開啟的情況下進入S510，在緊急情況標志關(guān)閉的情況下進入S506。
[0081]在S506中，判斷VCXO是否為±10%以內(nèi)。如果VCXO為± 10%以內(nèi)，則作為正常的變動而進行控制電壓調(diào)整(進入S510)，但是在VCXO超出土 10%的情況下，判斷是應(yīng)該廢棄的錯誤(異常值)還是緊急情況(S507)。在S507中判斷VCXO超出±10%的情況在規(guī)定時間內(nèi)是否連續(xù)一定次數(shù)。作為一例，判斷在20秒內(nèi)是否連續(xù)了 100次、或者在30秒內(nèi)是否連續(xù)了 150次。在規(guī)定時間內(nèi)連續(xù)了一定次數(shù)的情況下(“是”)，進入5509，判斷為在設(shè)置有導(dǎo)航信號發(fā)送機的場所附近由于火災(zāi)等緊急情況而周邊溫度急劇上升，將時間常數(shù)η變更為比當前設(shè)定的值小的值(例如從η=10變更為η=2)。然后，將緊急情況標志設(shè)為開啟O
[0082]在S507中，在VCXO超出土 10%的情況在規(guī)定時間內(nèi)沒有連續(xù)一定次數(shù)的情況下，將該值作為異常值而廢棄。
[0083]在S510中，在從VCXO發(fā)送的脈沖計數(shù)向正(+)方向偏移的情況下，以加I進行計數(shù)，在脈沖計數(shù)向負(-)方向偏移的情況下，以減I進行計數(shù)，并進入到S511。
[0084]在S511中，判斷在S510中計數(shù)出的值(+或_)是否連續(xù)了 η次，在連續(xù)了 η次的情況下(“是”)進入S512，在未連續(xù)η次的情況下(“否”)，返回S502。
[0085]在S512中連續(xù)η次的是正(+)方向的情況下，向-方向調(diào)整控制電壓，在連續(xù)η次的是負(_)方向的情況下，向-方向調(diào)整控制電壓。然后，返回S503。
[0086]在圖5C所示的流程圖中，在S507中VCXO超出± 10%的情況下，判斷其在規(guī)定時間內(nèi)是否連續(xù)了一定次數(shù)，但是不限于在規(guī)定時間內(nèi)VCXO連續(xù)地超出土 10%的情況，也可以在規(guī)定時間內(nèi)VCXO超出土 10%的情況累計達到了一定次數(shù)時進入S509，進行控制以將緊急情況標志設(shè)為開啟且將時間常數(shù)η變更為比當前設(shè)定的值小的值。在這種情況下，例如在3分鐘內(nèi)VCXO超出土 10%的情況累計達到了 1000次時、或者在5分鐘內(nèi)VCXO超出土 10%的情況累計達到了 1000次時，進入S509。
[0087]判斷VCXO超出土 10%的情況在規(guī)定時間內(nèi)是否連續(xù)了一定次數(shù)的流程具有能夠在非常短的時間內(nèi)檢測火災(zāi)等損害的優(yōu)點。另一方面，判斷VCXO超出±10%的情況是否在規(guī)定時間內(nèi)累計達到了一定次數(shù)的流程具有在防止引起錯誤動作的同時能夠在某種程度的短時間內(nèi)檢測火災(zāi)等損害的優(yōu)點。
[0088]在圖5C所示的流程圖中，關(guān)于將緊急情況標志設(shè)為關(guān)閉的處理省略了說明，能夠根據(jù)實施方式考慮各種處理。例如在經(jīng)過了預(yù)先決定的時間的情況下將緊急情況標志設(shè)為關(guān)閉、通過手動關(guān)閉等。
[0089]或者，也可以在規(guī)定時間內(nèi)VCXO連續(xù)一定次數(shù)收斂于±10%以內(nèi)時進行控制來將緊急情況標志設(shè)為關(guān)閉、或者在VCXO收斂于土 10%以內(nèi)的情況在規(guī)定時間內(nèi)累計達到了一定次數(shù)時進行控制以將緊急情況標志設(shè)為關(guān)閉。
[0090]此外，也能夠?qū)嵤┪窗惭b上述的緊急情況檢測邏輯(S502、S505、S509等)的簡單的定時同步控制，這是不言而喻的。
[0091]如上所述那樣，在本發(fā)明所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機等中，著眼于接收GPS這樣的基于高精度時鐘的信號的接收機中的接收動作，同時著眼于用于提高接收機的便利性的設(shè)置于地面使用的導(dǎo)航信號的課題，提供一種用于實現(xiàn)滿足所述條件的發(fā)送機的廉價的單元和方法以克服要求0.2ppm左右的頻率偏移這樣的課題。
[0092]另外，GPS基于高精度時鐘，因此如果基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的自然的想法，則容易產(chǎn)生在生成與GPS同樣設(shè)置于地面使用的導(dǎo)航信號時也需要高精度時鐘的認識。但是，設(shè)置于地面的導(dǎo)航信號發(fā)送機所需要的與其說是絕對的頻率精度，倒不如說是各發(fā)送機間的相對的頻率精度。因而，與所使用的頻率基準是高精度相比，各發(fā)送機使用共通的頻率標準更重要。另一方面，期望用于實現(xiàn)上述要求的針對導(dǎo)航信號發(fā)送機新添加的功能、模塊少。因此，地面的導(dǎo)航信號發(fā)送機的頻率基準即使不是作為普通的頻率標準利用的性質(zhì)，也能夠在室內(nèi)使用，比導(dǎo)航信號發(fā)送機的可達范圍更大，能夠利用多個導(dǎo)航信號發(fā)送機，通過利用現(xiàn)有的基準作為該頻率標準，起到下面的效果:能夠使包括本發(fā)明所涉及的導(dǎo)航信號發(fā)送機的系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)規(guī)模小型化。
[0093]此外，權(quán)利要求書、說明書、摘要、附圖所記載的所有技術(shù)要素以及方法或處理步驟通過除了這些要素和/或步驟的至少一部分相互排斥的組合以外的任意的組合能夠形成為本發(fā)明所涉及的發(fā)送機以及方法的結(jié)構(gòu)要素或構(gòu)成步驟。
[0094]并且，本發(fā)明不受上述實施方式的任一個個別的具體詳細記載限制。并且，本發(fā)明的技術(shù)范圍不是只由上述說明確定，而是通過權(quán)利要求書的記載來確定其外延，與權(quán)利要求書同等的替換或變更也是本發(fā)明的技術(shù)范圍。
[0095]附圖標記說明
[0096]100、500:導(dǎo)航信號發(fā)送機；101:PHS接收部；102、702:基準信號同步部；103、703:MES信號生成部；104、704:發(fā)送天線；201:頻率計數(shù)部；202、502:循環(huán)濾波器；203、503 =VCO(電壓控制發(fā)送器);501:相位比較部；504:分頻器；551:計數(shù)器；552:保持電路；553:比較器；554:低通控制用濾波器；555:D/A轉(zhuǎn)換器；556:電壓控制型發(fā)送器；557:分頻電路；701 =GSM或LTE接收部。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)航信號發(fā)送機，具備:接收部，其接收發(fā)送波并生成與規(guī)定的數(shù)據(jù)幀同步的同步脈沖；基準信號同步部，其以由上述接收部生成的脈沖為基準信號生成內(nèi)部時鐘基波振蕩；MES信號生成部，其根據(jù)上述內(nèi)部時鐘基波振蕩生成MES信號；以及發(fā)送天線，其發(fā)送由上述MES信號生成部生成的MES信號，該導(dǎo)航信號發(fā)送機的特征在于， 上述基準信號同步部包括計數(shù)器電路、比較器、低通控制用濾波器、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓控制發(fā)送器以及分頻電路，在上述計數(shù)器電路中，對以從上述發(fā)送波輸入的信號為基準信號而由上述電壓控制發(fā)送器生成的時鐘的脈沖數(shù)進行計數(shù)，在上述比較器中將上述計數(shù)得到的計數(shù)值與基準值進行比較，在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系在規(guī)定值以內(nèi)的范圍內(nèi)在一個方向上連續(xù)了規(guī)定次數(shù)的情況下，進行控制以調(diào)整上述電壓控制發(fā)送器的控制電壓水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航信號發(fā)送機，其特征在于， 在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系超過規(guī)定值的情況下，進行控制以廢棄上述計數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航信號發(fā)送機，其特征在于， 在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系超過規(guī)定值且超過上述規(guī)定值的值在規(guī)定時間內(nèi)連續(xù)了規(guī)定次數(shù)的情況下，進行控制以變更成為時間常數(shù)的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1~3中的任一項所述的導(dǎo)航信號發(fā)送機，其特征在于， 上述發(fā)送波是從PHS基站發(fā)送的1.9GHz頻帶的PHS電波，上述數(shù)據(jù)幀是PHS數(shù)據(jù)幀，上述同步脈沖是以IOOms為周期的脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任一項所述的導(dǎo)航信號發(fā)送機，其特征在于， 上述發(fā)送波是FM廣播波。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任一項所述的導(dǎo)航信號發(fā)送機，其特征在于， 上述發(fā)送波是地面數(shù)字廣播波。
7.一種導(dǎo)航信號發(fā)送方法，具備以下步驟:在接收部中接收發(fā)送波并生成與規(guī)定的數(shù)據(jù)幀同步的同步脈沖；在基準信號同步部中以由上述接收部生成的脈沖為基準信號來生成內(nèi)部時鐘基波振蕩；在MES信號生成部中，根據(jù)上述內(nèi)部時鐘基波振蕩生成MES信號；以及在發(fā)送天線中發(fā)送由上述MES信號生成部生成的MES信號，該導(dǎo)航信號發(fā)送方法的特征在于， 在上述基準信號同步部中包括計數(shù)器電路、比較器、低通控制用濾波器、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓控制發(fā)送器以及分頻電路，在上述計數(shù)器電路中，對以從上述發(fā)送波輸入的信號為基準信號而由上述電壓控制發(fā)送器生成的時鐘的脈沖數(shù)進行計數(shù)，在上述比較器中將上述計數(shù)得到的計數(shù)值與基準值進行比較，在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系在規(guī)定值以內(nèi)的范圍內(nèi)在一個方向上連續(xù)了規(guī)定次數(shù)的情況下，進行控制以調(diào)整上述電壓控制發(fā)送器的控制電壓水平。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系超過規(guī)定值的情況下，進行控制以廢棄上述計數(shù)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于， 在上述比較器中的比較結(jié)果的大小關(guān)系超過規(guī)定值且超過上述規(guī)定值的值在規(guī)定時間內(nèi)連續(xù)了規(guī)定次數(shù)的情況下，進行控制以變更成為時間常數(shù)的值 。
【文檔編號】G01S19/10GK103620443SQ201180071922
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月26日
【發(fā)明者】鳥本秀幸, 石井真, 淺子正浩, 前田裕昭 申請人:測位衛(wèi)星技術(shù)株式會社, 光屋科技及顧問株式會社