JP2014041025A - マルチパス推定装置、マルチパス検出装置、ｇｎｓｓ受信機、マルチパス推定方法、情報機器端末及びマルチパス推定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ハードウェア資源やソフトウェア資源が小さいマルチパス推定装置などを提供する。
【解決手段】レジスタ３３０は、プロンプトレプリカコードＰに対して０．０５チップ進んだレプリカコードＥ、０．０５チップ遅れたレプリカコードＬ、０．１チップ進んだレプリカコードＶＥ及び０．１チップ遅れたレプリカコードＶＬを発生する。相関処理部３０は、レプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬとＣ／Ａコードとの相関処理から５つの相関値を生成する。推定部４００は、各位相オフセット値（−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１）と各相関値で近似される４次の多項式の１次の項の係数値からマルチパス信号に関する推定を行なう。
【選択図】図２

Description

この発明は、ＧＮＳＳ（全地球測位システム：Global Navigation Satellite System）信号を衛星から受信する際に発生するマルチパス信号に関する推定を行なうマルチパス推定装置、マルチパス信号を検出するためのマルチパス検出装置、マルチパス推定方法及びマルチパス推定プログラム並びにそれらが適用されるＧＮＳＳ受信機及び情報端末機器に関する。

全地球測位システムに用いられる複数の衛星から送信されるＧＮＳＳ信号などは、測位のために、Ｃ（Coarse）／Ａ（Acquisition）コード等の擬似雑音コード（ＰＲＮコード:Pseudo Random Noise code）で位相変調されている。各衛星には、衛星固有のＰＲＮコードが割り当てられているため、復調されたＧＮＳＳ信号のＰＲＮコードから衛星を特定して、特定された衛星までの擬似距離を知ることができる。そのため、特定された衛星を基準としてＧＮＳＳ信号を受信したＧＮＳＳ受信機の位置を測位することができる。このようなＧＮＳＳ受信機は、例えばカーナビゲーション装置や携帯電話機などに内蔵されて、これらの機器の位置を測位する測位システムを構成する。

衛星を特定して擬似距離を知るために、ＧＮＳＳ受信機では、例えば、受信したいＧＮＳＳ信号のＣ／Ａコードのレプリカコードが生成される。そして、ＧＮＳＳ信号から復調されたＣ／Ａコードとレプリカコードとの相関演算を行ない、相関値が最大になるレプリカコードの先頭のコード位相オフセット値を見つけて、相関値のピーク（追尾点）をトラッキングする。

しかし、特許文献１（特開２００９−１５９２６１号公報）に記載されているように、ＧＮＳＳ受信機で受信するＧＮＳＳ信号には、衛星から直接送信されてきたものばかりでなく、直接波が建物で反射したりして生じた反射波や回折波などの間接波も含まれる。ダイレクトパス以外の経路（多経路）を通ってきたこれらの間接波がマルチパス信号であるから、マルチパス信号にもＧＮＳＳ信号と同じＣ／Ａコードが含まれている。そのため、ダイレクトパスを通って直接受信されるＧＮＳＳ信号にマルチパス信号が重畳されると、Ｃ／Ａコードとレプリカコードによる自己相関関数に歪みが生じ、追尾点のコード位相オフセット値に位相誤差が生じる。この位相誤差によって擬似距離に誤差が生じて、測位精度が低下する。

直接受信されるＧＮＳＳ信号のＣ／Ａコードの位相も変化するため、マルチパス信号の有無を検出することは難しい。しかし、マルチパス信号の有無が判別できれば、マルチパス信号を生じていないＧＮＳＳ信号を使ったり、測位演算においてマルチパス信号が生じているＧＮＳＳ信号の演算における重みを小さくしたりすることによって、測位精度を向上させることができる。

この発明の目的は、コンシューマ向けの安価なＧＮＳＳ受信機などの機器にマルチパス信号を検出する機能を付加することのできる、必要とするハードウェア資源やソフトウェア資源が小さいマルチパス推定装置、マルチパス検出装置、マルチパス推定方法、及びマルチパス推定プログラムを提供することであり、それらが適用されたＧＮＳＳ受信機及び情報機器端末を提供することである。

本発明に係るマルチパス推定装置は、擬似雑音コードを用いて変調されたＧＮＳＳ信号のマルチパス信号についての推定を行なうマルチパス推定装置であって、擬似雑音コードの位相に対応する位相を持つプロンプトレプリカコード、並びにプロンプトレプリカコードに対して第１位相進んだ第１アーリレプリカコード、第１位相遅れた第１レイトレプリカコード、第２位相進んだ第２アーリレプリカコード、及び第２位相遅れた第２レイトレプリカコードを生成するレプリカコード生成部と、レプリカコード生成部が生成した各レプリカコードと擬似雑音コードとをそれぞれ相関処理して各相関値を算出する相関処理部と、各レプリカコードの位相量および各レプリカコードの位相に対応する各相関値を用いて近似される４次以上の多項式における所定項の係数値を用いてマルチパス信号の信号強度および／又は位相に関する推定を行う推定部とを備えるものである。

また、本発明に係るマルチパス検出装置は、上述のマルチパス推定装置と、係数値を用いてマルチパス信号の有無を検出する検出部とを備えるものである。

また、本発明に係るＧＮＳＳ受信機は、擬似雑音コードを用いて変調されたＧＮＳＳ信号を受信するアンテナと、ＧＮＳＳ信号をダウンコンバートし、ＡＤ変換して擬似雑音コードを含むデジタル受信データを出力する高周波処理部と、擬似雑音コードに基づいて得られる擬似距離から測位演算を行う測位部と、高周波処理部が出力するデジタル受信データからマルチパス信号の有無を検出する、上述のマルチパス検出装置と、を備え、測位部は、マルチパス検出装置が検知したマルチパス信号の信号強度および／又は位相に応じて測位演算を適正化するよう構成されている。

また、本発明に係る情報機器端末は、上述のＧＮＳＳ受信機と、ＧＮＳＳ受信機が行う測位演算によって得られる測位情報に基づく表示を行なう表示装置とを備えるものである。

本発明のマルチパス推定装置、マルチパス検出装置、ＧＮＳＳ受信機及び情報機器端末は、ハードウェア資源としては、レプリカコード生成部と相関処理部と推定部とを備えている。これらのうち、レプリカコード生成部と相関処理部は、例えばＧＮＳＳ信号から擬似雑音コードを復調するためのハードウェア資源であるからＧＮＳＳ受信機との間で共有することができる。また、推定部は、多項式の所定項の係数値で推定する簡単な構成であるため、少ないハードウェア資源で構成することができる。それにより、ＧＮＳＳ受信機又は情報機器端末においては、少ないハードウェア資源でマルチパス推定装置を提供することができる。そして、マルチパス検出装置、ＧＮＳＳ受信機及び情報機器端末は小型化が容易になる。

本発明に係るマルチパス推定方法は、擬似雑音コードを用いて変調されたＧＮＳＳ信号のマルチパス信号についての推定を行なうマルチパス検出方法であって、擬似雑音コードの位相に対応する位相を持つプロンプトレプリカコード、並びにプロンプトレプリカコードに対して第１位相進んだ第１アーリレプリカコード、第１位相遅れた第１レイトレプリカコード、第２位相進んだ第２アーリレプリカコード、及び第２位相遅れた第２レイトレプリカコードを生成するレプリカコード生成ステップと、レプリカコード生成部が生成した各レプリカコードと擬似雑音コードとをそれぞれ相関処理して各相関値を算出する相関処理ステップと、各レプリカコードの位相量および各レプリカコードの位相に対応する各相関値を用いて近似される４次以上の多項式における所定項の係数値を用いてマルチパス信号の信号強度および／又は位相に関する推定を行う推定ステップとを備えるものである。

本発明のマルチパス推定方法では、各レプリカコード及び各相関値を得るためのレプリカコード生成ステップと相関処理ステップは、ＧＮＳＳ信号から擬似雑音コードを復調するために必要なステップであるからＧＮＳＳ受信機又は情報機器端末から各レプリカコードや各相関値を得れば、従来に比べて演算処理が増えるものでもない。また、推定ステップでは、多項式の所定項の係数値で推定する簡単な処理を行なうだけであるため演算処理も少なくなる。それにより、ＧＮＳＳ受信機などを持つナビゲーション装置などにおいて、少ないソフトウェア資源でマルチパス推定方法を提供することができる。

本発明によれば、マルチパス信号の推定に要するハードウェア資源やソフトウェア資源を少なくでき、マルチパス信号を推定する機能をコンシューマ向けのＧＮＳＳ受信機又は情報機器端末に安価に付加することができる。

本発明の第１実施形態に係るマルチパス検出装置が適用されるＧＮＳＳ受信機について説明するためのブロック図。 第１実施形態に係るマルチパス検出装置の構成の一例を示すブロック図。 Ｃ／Ａコードとレプリカコードとの相関処理の結果を説明するためのグラフ。 プロセッサのマルチパス推定装置の構成の一例を示すブロック図。 第１実施形態に係るマルチパス信号検出手順の一例を示すフローチャート。 マルチパス信号の遅延と擬似距離誤差とのシミュレーション結果を示すグラフ。 マルチパス信号の遅延と規格化された係数値ａ₁／ａ₀との関係を示すグラフ。 第２実施形態に係るマルチパス検出装置の構成の一例を示すブロック図。 プロセッサのマルチパス推定装置の構成の一例を示すブロック図。 第２実施形態に係るマルチパス信号検出手順の一例を示すフローチャート。 マルチパス信号の遅延と位相差との関係を示すグラフ。 マルチパス信号の遅延と規格化された係数値ａ₁／ａ₀との関係を示すグラフ。

＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態に係るマルチパス検出装置について図１乃至図７を参照しながら説明する。マルチパス検出装置は、例えば図１に示されているＧＮＳＳ受信機１０に用いられる。

（１）ＧＮＳＳ受信機の概要
図１のＧＮＳＳ受信機１０は、アンテナ１、ＲＦ（Radio Frequency）部２及びベースバンド部３を備える。

ＧＮＳＳ受信機１０において、アンテナ１は、衛星６０から送出される高周波信号（ＧＮＳＳ信号）を受信する。このＧＮＳＳ受信機１０で復調する、衛星６０から送出される高周波信号は、Ｌ１帯（中心周波数１５７５．４２ＭＨｚ）の送信周波数を有し、Ｃ／Ａコード（第１コード）で変調されている。しかし、ＧＮＳＳ受信機１０は、Ｌ２帯（中心周波数１２２７．６ＭＨｚ）等の周波数を有する高周波信号、または、Ｐコード等の他のＰＲＮコードで変調されている高周波信号の場合も同様の構成をとることが可能である。なお、図１では、説明の便宜上、１基の衛星のみを示している。

ＲＦ部２は、アンテナ１から出力される高周波信号ＲＦを取り込み、高周波信号ＲＦを中間周波数にダウンコンバートして１ビット（２値）のデジタル信号に変換する。この実施形態では、一例として、ＲＦ部２が１ビットのデジタル信号に変換する場合について示しているが、２ビットなどのデジタル信号に変換する場合も同様の構成をとることが可能である。このＲＦ部２は、変換された中間周波数信号（ＧＮＳＳ信号）ＩＦを後段のベースバンド部３へ出力する。さらに、ＲＦ部２は、ベースバンド部３のサンプリングクロック（以下、「クロックＣＬＫ」という。）を生成してベースバンド部３へ出力する。

ベースバンド部３は、ＲＦ部２から出力される中間周波数信号ＩＦのＣ／Ａコードの相関処理から衛星を捕捉・追尾する。そして、追尾している衛星の中間周波数信号ＩＦを復号して取り出される航法メッセージや時刻情報等に基いて、ベースバンド部３は、擬似距離の算出演算や測位演算等を行なう。

図１では、多数の衛星の追尾を行なうために、ベースバンド部３は、中間周波数信号ＩＦを受信するためのチャネル１，２,…，Ｎにそれぞれ対応した各信号処理部３１、および、１つのプロセッサ３５を備える。例えば、Ｎの値は１６であり、１６チャネルの各信号処理部３１は、それぞれ同時に、ＲＦ部２から出力される中間周波数信号ＩＦを受信して相関処理を行うことが可能である。各チャネルは、それぞれ異なるＰＲＮコードを使用するということを除いて同様に構成されている。この相関処理については、後に詳細に説明する。

プロセッサ３５は、１６チャネル内の各信号処理部３１と通信可能に接続されている。プロセッサ３５はさらに、情報機器端末７０に組み込まれている。情報機器端末７０は、例えばカーナビゲーション装置などのＧＮＳＳ受信機の測位結果を用いるものである。上述したプロセッサ３５からの信号を受信して測位結果を用いる端末であれば、例えば、測位結果を機器内部で用いてユーザに位置情報を直接提供しないような腕時計や携帯電話などの機器であってもよく、また、測位結果を単に処理するＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの位置情報の用途が特定されていない処理装置であってもよい。この実施形態の情報機器端末７０は、ＣＰＵ、メモリ、表示装置および入力装置など、測位情報を利用するための情報機器７１を備える。

図１では、プロセッサ３５は、ＲＯＭ３５１およびＲＡＭ３５２を備える。なお、ＲＯＭ３５１は、プロセッサ３５とは別に構成し、プロセッサ３５に外付けする構成も可能である。

（２）ベースバンド部の構成
図２は、ベースバンド部３を構成する各信号処理部３１およびプロセッサ３５の構成を説明するためのブロック図である。なお、以下の説明において、各信号処理部３１に共通の説明では各信号処理部が単に信号処理部３１として参照される。信号処理部３１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデジタル回路で実現することが可能である。

（２−１）相関処理部の構成
信号処理部３１では、中間周波数信号ＩＦからその同相成分および直交成分を得て、後述する各成分の相関結果を得るための相関処理を行う。そのために信号処理部３１において、図２に示すように、相関処理部３０は、１対の乗算器３０１，３０２、ＳＩＮマップ３０３、ＣＯＳマップ３０４、搬送波ＮＣＯ（Numerically Controlled Oscillator）３０５、１０個の乗算器３１０〜３１９および１０個の相関器３２３〜３３６を有する。各相関器は、例えば、積分及びダンプ（Dump）フィルタである。

さらに、信号処理部３１は、レジスタ３３０、コード発生器３３１およびコードＮＣＯ（Numerically Controlled Oscillator）３３２を備える。

なお、図２の相関処理部３０では、１対の乗算器３０１，３０２、ＳＩＮマップ３０３、ＣＯＳマップ３０４、搬送波ＮＣＯ３０５、乗算器３１０〜３１９および相関器３２３〜３３６を有する場合について示しているが、１対の乗算器３０１，３０２、ＳＩＮマップ３０３、ＣＯＳマップ３０４および搬送波ＮＣＯ３０５は、相関処理部３０とは別に構成することも可能である。

乗算器３０１は、中間周波数信号ＩＦから同相成分の同相信号Ｉを抽出するために、中間周波数信号ＩＦと、ＳＩＮマップ３０３から出力されるサイン信号とを乗算する。サイン信号は、搬送波ＮＣＯ３０５が生成する搬送波（以下、「レプリカ搬送波」という。）の同相成分の信号であり、ＳＩＮマップ３０３は、レプリカ搬送波から同相成分のサイン信号を抽出するための公知の機能を備えており、この機能により抽出されたサイン信号を乗算器３０１へ出力する。

搬送波ＮＣＯ３０５は、プロセッサ３５から、中間周波数信号ＩＦとレプリカ搬送波との間の位相または周波数を一致させるためにレプリカ搬送波の位相または周波数を制御するためのキャリア位相制御量φ１を受信する。搬送波ＮＣＯ３０５は、キャリア位相制御量φ１を受信すると、そのキャリア位相制御量φ１に基いて決定されるレプリカ搬送波を生成して、ＳＩＮマップ３０３およびＣＯＳマップ３０４へ出力する。なお、搬送波ＮＣＯ３０５のサンプリングクロックとしては、上述したクロックＣＬＫが用いられる。

ＣＯＳマップ３０４は、レプリカ搬送波から直交成分のコサイン信号を抽出するための公知の機能を備えており、この機能により抽出されたコサイン信号を乗算器３０２へ出力する。

乗算器３０２は、中間周波数信号ＩＦから直交成分の直交信号Ｑを抽出するために、中間周波数信号ＩＦと、ＣＯＳマップ３０４から出力されるコサイン信号とを乗算する。

各乗算器３１０〜３１４は、乗算器３０１から出力される同相信号Ｉと、レジスタ３１９から出力される各Ｃ／Ａコード（以下、「レプリカコード」という。）とを乗算する。レプリカコードは、中間周波数信号ＩＦに含まれるＣ／Ａコードのレプリカを意味する。また、各乗算器３１５〜３１９は、乗算器３０２から出力される直交信号Ｑと、レジスタ３３０から出力される各レプリカコードとを乗算する。

この実施形態では、レジスタ３３０は、一例として、５ビットのレジスタである場合について説明するので、レジスタ３３０は、コード発生器３３１から出力される１つのレプリカコードをクロックＣＬＫに同期して（応じて）ラッチして出力することで、全体として、５種類の位相を有するレプリカコードを出力することになる。すなわち、図２に示すように、レジスタ３３０は、位相の早い順にレプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬを出力する。この場合、レプリカコードＶＥ，Ｅは位相の早いレプリカコードを指し、プロンプトレプリカコードＰは定時のレプリカコードを指し、レプリカコードＬ，ＶＬは位相の遅いレプリカコードを指している。この実施形態の説明では、一例として、５種類の各レプリカコード間の位相差（間隔）を０．０５チップ程度（５０ｎｓｅｃ）とする。

レジスタ３３０に設けられる各出力ポートには、それぞれ一対の乗算器（同相信号Ｉ側の乗算器および直交信号Ｑ側の乗算器）が接続されている。これにより、各レプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬが、対応する一対の乗算器に出力される。例えば、一対の乗算器３１０，３１５には、レプリカコードＶＥが出力される。

ここで、コード発生器３３１は、コードＮＣＯ３３２の出力信号を入力したタイミングで１つのレプリカコードを生成してレジスタ３３０へ出力する。コードＮＣＯ３３２は、プロセッサ３５から、中間周波数信号ＩＦに含まれるＣ／Ａコードとレプリカコードとの間の位相を一致させるためにレプリカコードの位相を制御するためのコード位相制御量φ２を受信する。コード位相制御量φ２としては、例えば、１クロック当たりの位相の増加分を示す値である。コードＮＣＯ３３２は、コード位相制御量φ２を受信すると、そのコード位相制御量φ２に基いて決定されるタイミングで、コード発生器３３１に対して信号を出力する。

各相関器３２０〜３２４は、乗算器３１０〜３１４の各々から出力される信号を入力する。そして、各相関器３２０〜３２４は、対応する乗算器の出力を１ビット分積分してプロセッサ３５へ出力する。また、各相関器３２５〜３２９は、乗算器３１５〜３１９の各々から出力される信号を受信する。そして、各相関器３２５〜３２９は、対応する乗算器の出力を１ビット分積分してプロセッサ３５へ出力する。これにより、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑの各々について、Ｃ／Ａコードとレプリカコードとの相関結果が得られる。

なお、レプリカコードの種類（すなわち、レジスタから出力されるレプリカコードの位相の数）は、上述した５つ以上となるように構成してもよい。

（２−２）プロセッサの構成
次に、プロセッサ３５について説明する。プロセッサ３５は、中間周波数信号ＩＦ（ＧＮＳＳ信号）の捕捉およびトラッキングの処理のほか、コード位相制御量の設定、航法メッセージの取得、測位演算及びマルチパス検出等を実行する。そのために、この実施形態では、図２に示すように、プロセッサ３５は、制御量設定部３５３、航法メッセージ取得部３５４、測位演算部３５５、推定部４００及びマルチパス有無検出部４０３を備える。これらの機能は、例えば、プロセッサ３５がＲＯＭ３５１に記録されたプログラムを読み出し、そのプログラムに従って動作することで実現される。

トラッキング処理は、中間周波数信号ＩＦに追従しながら、相関のピーク（追尾点）を継続して追跡する目的で行われる。トラッキング処理としては、Ｃ／Ａコードのトラッキング処理と、搬送波周波数のトラッキング処理とがある。

Ｃ／Ａコードのトラッキング処理は、相関器３２０〜３２４及び相関器３２５〜３２６から出力される相関値から、従来からある公知の方法で、コード追跡誤差（受信されたＣ／ＡコードとプロンプトレプリカコードＰの位相差）が最小（ゼロ）になるようにコード位相制御量φ２が制御量設定部３５３によって生成されることにより行なわれる。

ＧＮＳＳ信号は、各衛星に固有のＣ／Ａコードで航法メッセージがスペクトラム拡散された信号である。相関処理部３０における上述の相関処理によって中間周波数信号ＩＦに対してスペクトラム逆拡散処理がなされ、航法メッセージ取得部３５４は、Ｃ／Ａコードがトラッキングされている状態で、ＧＮＳＳ信号から衛星固有の航法メッセージを取得する。

測位演算部３５５は、例えばＧＮＳＳ信号から得られる衛星についての観測量と航法メッセージのエフェメリス・データとから求まる複数の衛星の位置と擬似距離とからＧＮＳＳ受信機１０の位置などを算出する。

推定部４００は、各ＧＮＳＳ信号について、トラッキングされている状態で、相関処理部３０から得られるレプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬの位相オフセット値群及び各レプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬとＣ／Ａコードとの相関値からなる相関値群を用いてマルチパス信号に関する推定を行う。そして、推定部４００の推定に基づいてマルチパス有無検出部４０３でマルチパス信号の有無が検出される。トラッキングされているか否かの判断は従来と同様の処理によりプロセッサ３５で行なわれ、その結果に応じて推定部４００およびマルチパス有無検出部４０３での前述の処理が行なわれる。

（３）マルチパス信号の検出
トラッキング処理は、従来と同様に、チャネル毎に設けられている信号処理部３１の並列処理によって行われる。各信号処理部３１でプロンプトレプリカコードＰとＣ／Ａコードの相関値が最大となるように、制御量設定部３５５によって、コード位相制御量φ２が設定される。ここでは、レジスタ３３０に予め設定されており、コード位相オフセット値は、−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１チップに設定されている。

図３は、任意のＧＮＳＳ信号がトラッキングされているときのレプリカコードとＣ／Ａコードとの相関処理の結果を示すグラフである。図３に示されている自己相関関数は、相関値Ｒ（ｔ）の最大値ＲＰを与えるプロンプトレプリカコードＰのコード位相オフセット値を基準として定義されている。プロンプトレプリカコードＰよりも０．０５チップ位相が進んだレプリカコードＥとＣ／Ａコードとの相関値Ｒ（ｔ）（ｔ＝−０．０５）がＲＥであり、プロンプトレプリカコードＰよりも０．１チップ位相が進んだレプリカコードＶＥとＣ／Ａコードとの相関値Ｒ（ｔ）（ｔ＝−０．１）がＲＶＥであり、ＲＰ＞ＲＥ＞ＲＶＥの関係を満たす。また、プロンプトレプリカコードＰよりも０．０５チップ位相が遅れたレプリカコードＬとＣ／Ａコードとの相関値Ｒ（ｔ）（ｔ＝０．０５）はＲＬであり、プロンプトレプリカコードＰよりも０．１チップ位相が遅れたレプリカコードＶＬとＣ／Ａコードとの相関値Ｒ（ｔ）（ｔ＝０．１）はＲＶＬであり、ＲＰ＞ＲＬ＞ＲＶＬの関係を満たす。また、図３に示されている自己相関関数は、マルチパス信号が重畳されていないＧＮＳＳ信号についてのものであるため、ＲＥ＝ＲＬかつＲＶＥ＝ＲＶＬの関係を満たす。

ところが、マルチパス信号がＧＮＳＳ信号に重畳されていると、上述のような関係が崩れる。そのため、自己相関関数の一般式は、例えば４次関数で近似するものとすると、次の式で与えられる。
Ｒ（ｔ）＝ａ₀＋ａ₁・ｔ＋ａ₂・ｔ²＋ａ₃・ｔ³＋ａ₄・ｔ⁴ …（１）

上述の（ｔ，Ｒ（ｔ））の各点がこの一般式（１）を満たすので、（−０．１，ＲＶＥ），（−０．０５，ＲＥ），（０，ＲＰ），（０．０５，ＲＬ），（０．１，ＲＶＬ）を使って、５つの項の係数値ａ₀〜ａ₄を求めることができる。求められた係数を用いて後述するように、マルチパス信号の有無を検出することができる。

（３−１）マルチパス検出装置の構成
上述のように、４次以上の多項式の所定項の係数を用いてマルチパス信号の有無を検出するために、マルチパス検出装置５０は、コードＮＣＯ３３２とコード発生器３３１とレジスタ３３０と相関処理部３０と推定部４００とマルチパス有無検出部４０３と制御量設定部３５３とを備えている。また、推定部４００は、相関器出力取得部４０１と係数算出部２とを備えている。このマルチパス検出装置５０のうち、コードＮＣＯ３３２とコード発生器３３１とレジスタ３３０と相関処理部３０と推定部４００は、擬似雑音コードを用いて変調されたＧＮＳＳ信号のマルチパス信号についての推定を行なうマルチパス推定装置５１を構成する。

相関器出力取得部４０１は、５つの相関器３２０〜３２４が出力する相関値ＲＶＥ，ＲＥ，ＲＰ，ＲＬ，ＲＶＬを取得する。

係数算出部２は、相関器出力取得部４０１から与えられる５つの相関値ＲＶＥ，ＲＥ，ＲＰ，ＲＬ，ＲＶＬからなる相関値群と、これらの相関値群の各要素に対応する位相オフセット値−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１チップからなる位相オフセット値群とを用いて、例えば、４次の多項式の係数値ａ₀〜ａ₄を求める。位相オフセット値群は、ここではレジスタ３３０に予め設定されている値であり、例えばＲＡＭ３５２に記憶されている。このような場合には、係数算出部２は、ＧＮＳＳ受信機１０の起動と同時に位相オフセット値群の値をＲＡＭ３５２から取り込んで保持する。

ここでは、順に並んだ位相オフセット値群の要素間の位相差が等しく０．０５チップに設定されている。そのため、Ｓａｖｉｔｚｋｙ-Ｇｏｌａｙ法（以下ＳＧＭという）を用いて、定数行列と相関値の積という簡便な方法で各係数値ａ₀〜ａ₄を求めることができる。４次の多項式の場合には、次の式（２）のように解かれ、５次の正方行列となっている箇所が、ＳＧＭにより定められた係数行列である。

マルチパス有無検出部４０３は、係数算出部２で算出された多項式の係数値ａ₀〜ａ₄によってマルチパス信号の有無を検出する。

（３−２）マルチパス信号の有無の検出
マルチパス信号がＧＮＳＳ信号に重畳されておらず、他の要因による誤差もＧＮＳＳ信号で生じていない理想的な状態を仮定すると、４次の多項式に近似された自己相関関数の１次の項や３次の項は無くなる。つまり、マルチパス信号が入っていないときの相関波形は左右対称な形をしており、これは関数が偶関数であることを表しているから、１次の項の係数値ａ₁や３次の項の係数値ａ₃が０になる。そして、重畳されるマルチパス信号の信号強度が大きくなるほど、係数値ａ₁や係数値ａ₃が大きくなる。具体的には、例えば４次の多項式で自己相関関数を近似する場合には、１次の項の係数値ａ₁を用いて検出を行なうのが好ましい。４次の多項式で近似した場合には、マルチパス信号が重畳された場合に、１次の項の係数値ａ₁に顕著に現れるからである。

上述の関係をマルチパス信号の有無の検出に用いることができることを見出したことから、そのＧＮＳＳ信号を測位演算に使用できないほど重畳されているマルチパス信号の信号強度が高いか否かを閾値と比較して判別することができる。すなわち、１次の項の係数値ａ₁を定数項の係数値ａ₀で除して正規化し、予め設定されている閾値Ｔｈと比較することによって判別を行なうことができる。このとき、Ｔｈ＞｜ａ₁／ａ₀｜であればマルチパス信号がＧＮＳＳ信号に重畳されていない（マルチパス信号無し）と判断され、Ｔｈ≦｜ａ₁／ａ₀｜であればマルチパス信号が重畳されている（マルチパス信号有り）と判断される。「マルチパス信号無し」という判定は、換言すれば、マルチパス信号による誤差が無視できる程度にマルチパス信号の信号強度が十分に小さいことを意味している。逆に、「マルチパス信号有り」という判定は、マルチパス信号の信号強度が大きいためマルチパス信号による誤差が無視できないものであることを意味している。

以上のマルチパス信号の有無が検出されるまでの手順をまとめると、図５のフローチャートのようになる。

まず、中間周波数信号ＩＦの捕捉後、プロセッサ３５の制御量設定部３５３は、信号処理部３１から出力される相関処理の結果（相関器３２０〜３２９の出力値）に基いてコード位相制御量φ２を設定する、中間周波数信号ＩＦのトラッキング処理を行う（ステップＳ１）。

トラッキングされている状態において、マルチパス検出装置５０は、コード発生器３３１によってレプリカコードを発生する（ステップＳ２）。コード発生器３３１が発生したレプリカコードから、レジスタ３３０が、位相オフセット値群（−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１チップ）に基いて、レプリカコード群（レプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬ）を発生する（ステップＳ３）。

相関値処理部３０は、Ｉ相のＣ／Ａコードとレプリカコード群（レプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬ）との相関処理によって、相関器３２０〜３２４の出力である相関値群（ＲＶＥ，ＲＥ，ＲＰ，ＲＬ，ＲＶＬ）を生成する（ステップＳ４）。

そして、これら位相オフセット値群（−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１チップ）と相関値群（ＲＶＥ，ＲＥ，ＲＰ，ＲＬ，ＲＶＬ）とを用いて自己相関関数が多項式に近似される。つまり、（−０．１，ＲＶＥ），（−０．０５，ＲＥ），（０，ＲＰ），（０．０５，ＲＬ），（０．１，ＲＶＬ）を使って、５つの項の係数値ａ₀〜ａ₄を求めることができる。近似された多項式の所定項の係数値を用いてプロセッサ３５のマルチパス有無検出部４０３において、マルチパス信号の有無が検出される（ステップＳ５）。

すなわち、ステップＳ２からステップＳ５までの一連の手順がマルチパス信号の有無を検出する方法になる。トラッキング処理（ステップＳ１）は、ＧＮＳＳ受信機１０など以外のトラッキングの機能を持たない機器にマルチパス検出装置５０を適用するときには、マルチパス検出装置５０に行なわせる。

（３−３）検出結果の利用
マルチパス信号の有無の検出結果は、マルチパス有無検出部４０３から測位演算部３５５に与えられる。測位演算部３５５では、例えば、６つの衛星からそれぞれＧＮＳＳ信号を受信している場合に、マルチパス有無検出部４０３でマルチパス信号が重畳されていると判断されたＧＮＳＳ信号を測位演算に使用しないようにすることができる。もし、６つの衛星のうちの１つの衛星にマルチパス信号が重畳されていれば、測位演算部３５５は、残りの５つの衛生を用いて測位演算を行なう。

＜特徴＞
（１）
ＧＮＳＳ受信機１０のマルチパス推定装置５１では、コード発生器３３１によって生成されたレプリカコードから、レジスタ３３０（レプリカコード生成部の一例）によって追尾点のプロンプトレプリカコードＰ、このプロンプトレプリカコードＰに対して０．０５チップ（第１位相の一例）だけ位相が進んだレプリカコードＥ（第１アーリレプリカコードの一例）及び０．０５チップ（第１位相）だけ位相が遅れたレプリカコードＬ（第１レイトレプリカコードの一例）、並びに０．１チップ（第２位相の一例）だけ位相が進んだレプリカコードＶＥ（第２アーリレプリカコードの一例）及び０．１チップ（第２位相）だけ位相が遅れたレプリカコードＶＬ（第２レイトレプリカコードの一例）が発生される。相関処理部３０の乗算器３１０〜３１４及び相関器３２０〜３２４によって、相関値群（ＲＶＥ，ＲＥ、ＲＰ，ＲＬ，ＲＶＬ）が生成される。

以上の構成は、ＧＮＳＳ信号を受信するために元々ＧＮＳＳ受信器１０に備わっている構成であり、これらの構成がマルチパス推定装置５１の構成としても兼用されている。そのため、マルチパス推定装置５１をＧＮＳＳ受信機１０内に設ける場合には、兼用されている部分を新たに設ける必要がないため、マルチパス推定装置５１のハードウェア資源が削減される。ただし、上述のレプリカコード生成部や相関処理部３０は、マルチパス推定装置の構成要素として、ＧＮＳＳ受信機の構成とは別に設けてもよい。

そして、プロセッサ３５の推定部４００において、ＧＮＳＳ信号に重畳されているマルチパス信号の信号強度が測位演算部３５５で使われるのに適している程に小さいか否かを判定することができる。その推定部４００においては、４次以上の多項式に近似して多項式の所定項の係数値を用いてマルチパス信号の有無が検出されるので、測位演算にとって適切でないマルチパス信号の有無が少ないソフトウェア資源で検出できる。

このように、測位演算部３５５で、マルチパス信号が重畳されていないＧＮＳＳ信号を使って測位演算を行なうことによって、擬似距離を精度よく算出して、高い精度で測位を行なうことができる。

図５は、マルチパス信号の遅延と擬似距離との関係を示すグラフである。図５には、シミュレータを用いて、信号強度が直接波の半分のマルチパス信号を発生させ、ＧＮＳＳ受信機１０にて擬似距離を計算させた際の誤差が示されている。また、図７は、マルチパス信号の遅延と１次の項の係数の規格化された値（ａ₁／ａ₀）の関係を示すグラフである。図７には、シミュレータを用いて、信号強度が直接波の半分のマルチパス信号を発生させ、ＧＮＳＳ受信機１０にて４次の多項式に近似させたときの１次の項の係数／定数項の係数（ａ₁／ａ₀）が示されている。これら図５及び図７において、直接波とマルチパス信号との位相差が０度の場合は○で、９０度の場合は×で、１８０度の場合は☆で、２７０度の場合は▲で示されている。また、比較のために、マルチパス信号が重畳されていない場合（MP無し）は、◇で示されている。

図７からは、マルチパス遅延量が５０ｍ程度を超える辺りから、位相差が０度及び１８０度の場合にマルチパス信号がない場合と比べて、１次の項の係数値（ａ₁／ａ₀）が明確に分離されていることが分かる。また、図７を参照して、マルチパス信号が重畳されていない場合に比べ、マルチパス信号が重畳された場合には、規格化された１次の項の係数値（ａ₁／ａ₀）の絶対値が大きな値を取っていることが分かる。特に、位相差が０度及び１８０度の場合には、その傾向が、顕著になっている。一方、図６を参照すると、マルチパス信号が重畳されていない場合に比べ、マルチパス信号が重畳された場合でも擬似距離誤差が大きな値を取るという傾向ではない。つまり、１次の項の係数値（ａ₁／ａ₀）を監視すれば、擬似距離誤差が大きくなっていなくてもマルチパス信号があることを検出できる。このようにマルチパス信号による、見つけ難い擬似距離誤差を、マルチパス信号が重畳されているＧＮＳＳ信号を測位演算に用いないことによって低減できるので、測位精度の向上につながる。

なお、上記第１実施形態で、位相オフセット値群と相関値群とを用いて４次以上の多項式に近似する場合に、位相オフセット値群と相関値群とをそのまま用いてもよく、また、位相オフセット値群と相関値群とで決まる自己相関関数の追尾点周りの対称性を崩さないように自己相関関数の形状を変形してから検出を行ってもよい。

（２）Ｃ／Ａコードとレプリカコードとの相関を示す自己相関関数は、マルチパス信号が重畳されていない理想的な状態のＧＮＳＳ信号が正確にトラッキングされているときには、追尾点の位相を中心に位相が遅れている側と位相が進んでいる側とが対称になる。そのため、近似する多項式は偶関数であることが好ましく、従って多項式の次数は偶数であることが好ましい。上記第１実施形態では、偶関数として、４次の多項式を例に挙げて説明したが、６次以上の２ｎ次（ｎは正の整数）の多項式であってもよい。

また、４次の多項式の場合には、上述のように、マルチパス信号の有無に応じて１次の項の係数値ａ₁が顕著に変化することが実験的に確かめられている。そのため、マルチパス有無検出部４０３（検出部の一例）は、１次の項の係数値ａ₁のみでマルチパス信号の有無を検出している。しかし、４次の多項式を用いてマルチパス信号の有無を検出する場合であっても、１次の項の係数値ａ₁によって得られる検出を３次の項の係数値ａ₃で補正してもよい。つまり、係数値ａ１，ａ３を変数とする関数の演算結果の絶対値が予め設定されている閾値を超えたときにマルチパス信号があると判断してもよい。６次以上の多項式をマルチパス信号の有無の検出に用いる場合も同様に、いずれかの奇数次の項の係数値のみを用いてもよく、異なる奇数次の項（奇数次項）の係数値による演算結果の絶対値を用いてもよい。このような場合でも、奇数次の項の係数値を用いるので、その係数値の絶対値又は異なる奇数次の項（奇数次項）の係数値による演算結果の絶対値が所定の閾値を超える場合にマルチパス信号があると判定される。なお、６次以上の多項式の係数値を求めるためには、７つ以上の連立方程式が必要になるので、そのような場合には、例えば、相関器の数を７つ以上に増やして位相オフセット値が異なるさらに２つ以上のレプリカコードとＣ／Ａコードとの相関値を用いるようにしてもよい。

（３）上述のように、偶数次の多項式を用いて、検出に奇数次の項の係数値の絶対値又は奇数次の項の係数値同士の演算結果の絶対値を用いる場合には、所定の閾値を超える場合にマルチパス信号がＧＮＳＳ信号に重畳されていると判定される。しかし、検出に、偶数次の項の係数値の絶対値又は異なる偶数次の項（偶数次項）の係数値による演算結果の絶対値を用いることもできる。その場合には、マルチパス有無検出部４０３において、その係数値の絶対値又は異なる偶数次の項（偶数次項）の係数値による演算結果の絶対値が所定の閾値を下回る場合に、逆にマルチパス信号があると判断される。

（４）以上のように、マルチパス有無検出部４０３においてマルチパス信号の有無を検出するためには、係数算出部２において、マルチパス信号の有無の検出に必要な係数値を算出しなければならない。係数値を算出するためには、未知の係数値の個数より多い方程式を特必要がある。このように、未知の係数値を求めるための方程式を解くには、多数の演算が必要になる。上記第１実施形態では、ＳＧＭを用いて係数値を求めたが、ＳＧＭ以外の方法で係数値を求めてもよい。ただし、演算量を減らしてソフトウェア資源を削減することができるので、このような方程式を解く際には第１実施形態のようにＳＧＭを用いることが好ましい。例えば、４次の多項式に近似する場合に、係数算出部２では、上述の式（２）を用いて、次の式（３）の計算を行えばよい。
ａ₃＝（２０００×（ＲＶＬ−ＲＶＥ）＋４０００×（ＲＥ−ＲＬ））÷３ …
（３）

なお、第１実施形態では、位相の順に並んだレプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＥの位相オフセット値群（−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１チップ）の各要素間の位相オフセット値の差（位相差）は０．０５チップで等しいので、ＳＧＭが適用できる。しかし、位相差が等しくない場合でも、ＳＧＭを適用して、演算量を削減してソフトウェア資源を削減することができる。例えば、位相オフセット値群が（−０．１５，−０．０５，０，０．０５，０．１５チップ）である場合、位相差は、０．１チップの場合と０．０５チップの場合の２通りがあり、ＳＧＭを適用できないようにみえる。このような場合に、位相オフセット値群を敢えて（−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１チップ）に置換して、位相オフセット値群の各要素間の位相差が等しいものとしてＳＧＭを適用する。このような処理を行なうと、対称性を維持したまま変形された自己相関関数への近似になるが、ＳＧＭを用いることができるために演算量を減らせるという効果がある。

＜変形例＞
（１）
上記第１実施形態では、相関値群を得るために、Ｉ相の乗算器３１０〜３１４及び相関器３２０〜３２４を用いたが、Ｑ相の乗算器３１５〜３１９及び相関器３２５〜３２９を用いてもよい。いずれの場合においても、正規化する際には、０又は０に極めて近い数値で割り算を行なわないように処理する。

＜第２実施形態＞
（１）マルチパス検出装置の概要
第１実施形態では、マルチパス推定装置５１でマルチパス信号の信号強度の推定を行う場合について説明したが、マルチパス信号の信号強度だけでなく、マルチパス信号の位相までマルチパス推定装置で推定するように構成してもよい。

そのために、第２実施形態に係るマルチパス推定装置５１Ａ又はマルチパス検出装置５０Ａは、第１実施形態のマルチパス推定装置５１又はマルチパス検出装置５０と比較すると、推定部４００に代えて推定部４００Ａが設けられている点が異なる。

推定部４００Ａは、各ＧＮＳＳ信号について、相関処理部３０から得られるレプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬの位相オフセット値群及び各レプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬとＣ／Ａコードとの相関値からなるＩ相及びＱ相の相関値群を用いてマルチパス信号の位相を検出する。

例えば４次関数で近似するものとすると、Ｉ相及びＱ相の自己相関関数の一般式は、次の式（４）で与えられる。
Ｒ_k（ｔ）＝ａ_0k＋ａ_1k・ｔ＋ａ_2k・ｔ²＋ａ_3k・ｔ³＋ａ_4k・ｔ⁴ …（４）

式（４）において、添字ｋは、ｉ又はｑであり、Ｉ相の自己相関関数の係数値であるか、Ｑ相の自己相関関数の係数値であるかの区別を表している。

上述の（ｔ，Ｒ_k（ｔ））の各点がこの一般式（４）を満たすので、（−０．１，ＲＶＥ_k），（−０．０５，ＲＥ_k），（０，ＲＰ_k），（０．０５，ＲＬ_k），（０．１，ＲＶＬ_k）を使って、５つの項の係数値ａ_0k〜ａ_4kを求めることができる。ここで、ＲＶＥ_k，ＲＥ_k，ＲＰ_k，ＲＬ_k，ＲＶＬ_kは、ｋ＝ｉの場合はＩ相の相関値であり、それぞれ相関器３２０〜３２４から得られる。また、ｋ＝ｑの場合は、Ｑ相の相関値であり、それぞれ相関器３２５〜３２９から得られる。

（２）マルチパス推定装置の構成
上述のように、４次以上の多項式の所定項の係数を用いてマルチパス信号の有無及び位相を検出するため、図９に示されているように、推定部４００Ａは、Ｉ相の相関器出力取得部４１１とＱ相の相関器出力取得部４２１と係数算出部４１２，４２２とマルチパス位相算出部４１５とを備えている。

Ｉ相の相関器出力取得部４１１は、５つの相関器３２０〜３２４が出力する相関値ＲＶＥ_i，ＲＥ_i，ＲＰ_i，ＲＬ_i，ＲＶＬ_iを取得する。同様に、Ｑ相の相関器出力取得部４２１は、５つの相関器３２５〜３２９が出力する相関値ＲＶＥ_q，ＲＥ_q，ＲＰ_q，ＲＬ_q，ＲＶＬ_qを取得する。

係数算出部４１２は、Ｉ相の相関器出力取得部４１１から与えられる５つの相関値ＲＶＥ_i，ＲＥ_i，ＲＰ_i，ＲＬ_i，ＲＶＬ_iからなる相関値群と、これらの相関値群の各要素に対応する位相オフセット値−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１チップからなる位相オフセット値群とを用いて、例えば、４次の多項式の各係数値ａ_0i〜ａ_4iを求める。これらの係数値ａ_0i〜ａ_4iの求め方は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

また同様に、係数算出部４２２は、Ｑ相の相関器出力取得部４２１から与えられる５つの相関値ＲＶＥ_q，ＲＥ_q，ＲＰ_q，ＲＬ_q，ＲＶＬ_qからなる相関値群と、これらの相関値群の各要素に対応する位相オフセット値−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１チップからなる位相オフセット値群とを用いて、例えば、４次の多項式の各係数値ａ_0q〜ａ_4qを求める。

係数算出部４１２，４２２においては、ＳＧＭを用いて、定数行列と相関値の積という簡便な方法でそれぞれ各係数値ａ_0i〜ａ_4i，ａ_0q〜ａ_4qを求めることができる。４次の多項式の場合には、上述の式（２）のように解かれ、５次の正方行列となっている箇所が、ＳＧＭにより定められた係数行列である。

マルチパス位相算出部３は、係数算出部４１２，４２２で算出された多項式の係数値ａ_0i〜ａ_4i及び係数値ａ_0k〜ａ_4kからマルチパス信号の有無の判別と、マルチパス信号がある場合にはマルチパス信号の位相の推定を行う。

（３）マルチパス信号の有無の判別と位相の算出
具体的には、例えば４次の多項式で自己相関関数を近似する場合には、１次の項の係数値ａ_1i，ａ_1qを用いてマルチパス信号の有無を検出するのが好ましい。４次の多項式で近似した場合には、既に説明したように、マルチパス信号が重畳されたときに、１次の係数値ａ_1i，ａ_1qの変化として顕著に現れるからである。

マルチパス信号の有無の検出は、次の式（５）によって与えられる４次の多項式の係数値ａ_1i，ａ_1qの相乗平均の値ＧＭを用いて行なわれる。

また、４次の多項式の係数値ａ_1i，ａ_1qを用いる場合には、次の式（６）で位相θが求まる。

マルチパス位相算出部４１５において、式（６）を計算することで、搬送波追尾位相平面とマルチパス信号の位相との位相差を推定することが可能になる。

以上のマルチパス信号の有無の検出及び位相の推定がされるまでの手順をまとめると、図１０のフローチャートのようになる。

図１０に示されているステップＳ１〜ステップＳ３までの手順は、図５に示されている第１実施形態のマルチパス信号の有無の検出の手順と同じであるから説明を省略する。

相関値処理部３０は、Ｉ相のＣ／Ａコードとレプリカコード群（レプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬ）との相関処理によって、相関器３２０〜３２４の出力である相関値群（ＲＶＥ_i，ＲＥ_i，ＲＰ_i，ＲＬ_i，ＲＶＬ_i）を生成する（ステップＳ４）。また、相関値処理部３０は、Ｑ相のＣ／Ａコードとレプリカコード群との相関処理によって、相関器３２５〜３２９の出力である相関値群（ＲＶＥ_q，ＲＥ_q，ＲＰ_q，ＲＬ_q，ＲＶＬ_q）を生成する（ステップＳ４）。

そして、これら位相オフセット値群（−０．１，−０．０５，０，０．０５，０．１チップ）と相関値群（ＲＶＥ_i，ＲＥ_i，ＲＰ_i，ＲＬ_i，ＲＶＬ_i，ＲＶＥ_q，ＲＥ_q，ＲＰ_q，ＲＬ_q，ＲＶＬ_q）とを用いてＩ相とＱ相の自己相関関数が多項式に近似され、プロセッサ３５の推定部４００Ａにおいて、Ｉ相とＱ相の多項式の所定項の第１係数値及び第２係数値を用いてマルチパス信号の有無が検出される（ステップＳ５）。そしてさらに、求められたＩ相とＱ相の多項式の所定項の第１係数値及び第２係数値を用いて位相が推定される（ステップＳ６）。

すなわち、ステップＳ２からステップＳ５までの一連の手順がマルチパス信号の有無を検出する方法になる。さらに、ステップＳ６においてマルチパス信号の位相が推定される。

（４）位相差の推定結果の利用
マルチパス位相算出部４１５から測位演算部３５５Ａには、マルチパス信号の有無の検出とともに、マルチパス信号があると判定された場合に搬送波追尾平面とマルチパス信号の位相差が与えられる。ここで搬送波追尾平面とは、図８における乗算器３０２の出力ＱとプロンプトレプリカコードＰの積が０、つまり乗算器３１７の出力が０になる初期位相を与える複素平面である。

測位演算部３５５Ａにおけるマルチパス信号の有無の検出の用い方は、第１実施形態の測位演算部３５５と同様である。

測位演算部３５５Ａは、例えば、マルチパス信号の位相も利用して測位演算の精度を挙げるよう構成することができる。マルチパス信号も変化するので、時間の経過とともにマルチパス信号が測位演算に与える影響も変化する。マルチパス信号の重畳の有無だけでは時間とともに変化するマルチパス信号の影響を推測することはできないが、搬送波追尾平面に対するマルチパス信号の位相が分かれば、時間の経過とともに変化するマルチパス信号による影響の変化の推測が可能になる。測位演算部３５５Ａでは、マルチパス信号の位相を用いることで、例えば、時間経過にともなって重み付けを変えるなどの処理を行なうことができ、それにより、より精度の高い測位演算が可能になる。

＜特徴＞
マルチパス推定装置５１Ａでは、第１実施形態のマルチパス推定装置５１と同様に、コード発生器３３１によって生成されたレプリカコードについて、レジスタ３３０（レプリカコード生成部の一例）によって追尾点のプロンプトレプリカコードＰ、このプロンプトレプリカコードＰに対して０．０５（第１位相の一例）だけ位相が進んだレプリカコードＥ及び０．０５（第１位相）だけ位相が遅れたレプリカコードＬ、並びに０．１（第２位相の一例）だけ位相が進んだレプリカコードＶＥ及び０．１（第２位相）だけ位相が遅れたレプリカコードＶＬが発生される。相関処理部３０の乗算器３１０〜３１４及び相関器３２０〜３２４によって、Ｉ相のＣ／Ａコード（擬似雑音コードの一例）と各レプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬとからそれぞれＩ相の相関値群（ＲＶＥ_i，ＲＥ_i、ＲＰ_i，ＲＬ_i，ＲＶＬ_i）が生成される。さらに、ＧＮＳＳ受信機１０の相関処理部３０の乗算器３１５〜３１９及び相関器３２５〜３２９によって、Ｑ相のＣ／Ａコード（直交擬似雑音コードの一例）と各レプリカコードＶＥ，Ｅ，Ｐ，Ｌ，ＶＬとからそれぞれＱ相の相関値群（ＲＶＥ_q，ＲＥ_q、ＲＰ_q，ＲＬ_q，ＲＶＬ_q）が生成される。

そして、プロセッサ３５の推定部４００Ａにおいて、ＧＮＳＳ信号に重畳されているマルチパス信号の信号強度が測位演算部３５５Ａで使われるのに適している程に小さいか否かを検出することができる。その推定部４００Ａにおいては、４次以上の多項式に近似して多項式の所定項の係数値を用いてマルチパス信号の有無が検出されるので、測位演算にとって適切でないマルチパス信号の有無が少ないソフトウェア資源で検出できる。

このように、測位演算部３５５Ａで、マルチパス信号が重畳されていないＧＮＳＳ信号を使って測位演算を行なうことによって、擬似距離を精度よく算出して、高い精度で測位を行なうことができる。

図１１は、マルチパス信号の遅延と位相差θとの関係を示すグラフである。図１１には、シミュレータを用いて、信号強度が直接波の半分のマルチパス信号を発生させ、ＧＮＳＳ受信機１０にて位相差を計算させた結果が示されている。図１１において、直接波とマルチパス信号との位相差が０度、９０度、１８０度及び２７０度の場合の区別は図６及び図７と同様である。

図１１を図７と比較すると、図７では検出が難しかった９０度と２７０度の位相差のものも、マルチパス信号がある場合とない場合が明確に分離されており、より精度よくマルチパス信号の有無が検出できることが分かる。

図１２は、マルチパス信号の遅延とマルチパス信号の直接波に対する位相差との関係を示すグラフである。マルチパス遅延量が２０ｍ程度までは比較的位相差の誤差が大きいが、マルチパス遅延量が４０ｍ程度を超えると安定して位相差が検出できることが分かる。使用したＧＮＳＳ受信機１０では、このような結果が得られているが、さらに精度の高いＧＮＳＳ受信機を用いれば、マルチパス遅延量がさらに小さなところでも位相差の誤差を小さくすることができると考えられる。

マルチパス信号の直接波に対する位相差を推定することで、マルチパス検出精度の向上、及び搬送波位相誤差の低減などを図ることができる。必要とするソフトウェア資源（計算量）が少ないため、安価なコンシューマ向け受信機にも利用可能である。

＜変形例＞
（１）
上記第１実施形態及び第２実施形態では、ＧＮＳＳ受信機１０にマルチパス推定装置５１，５１Ａを適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明のマルチパス推定装置は、ＧＮＳＳを用いて擬似距離を演算する装置であれば、ＧＮＳＳ受信機以外にも適用することができる。

（２）
上記第１実施形態及び第２実施形態のＧＮＳＳ受信機としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機やガリレオ（Galileo Positioning System）などがある。

（３）
上記第１実施形態及び第２実施形態では、レプリカコード生成部として、レジスタ３３０を用いたが、例えば遅延量の異なる複数の遅延線を用いるなどレジスタ以外の装置によってレプリカコード生成部を構成してもよい。

（４）
上記第１実施形態及び第２実施形態では、位相演算部３５５においては、測位演算を適正化する処理として推定部４００，４００Aでマルチパス信号が重畳されているＧＮＳＳ信号を測位演算に用いない処理を説明したが、適正化する処理はこれだけには限られない。例えば、マルチパス信号が重畳されているＧＮＳＳ信号の測位演算における測位結果への影響を小さくするような重み付けを行ってもよい。あるいは、閾値を複数も受けることでマルチパス信号の信号強度まで判断して、重畳されているＧＮＳＳ信号の信号強度が高いものほど測位演算の演算結果への影響を小さくする重み付けを行なってもよい。

（５）
上記第１実施形態及び第２実施形態のＧＮＳＳ受信機１０では、ベースバンド部３の信号処理部３１をハードウェアによって構成する例を示したが、ベースバンド部３の機能をソフトウェアによって実現してもよい。ソフトウェアによってベースバンド部３の機能を実現するには、ＲＯＭ３５１からプログラムを読み込んだプロセッサ３５がベースバンド部３の機能を実現する。

また、上記第１実施形態では推定部４００の機能を、上記第２実施形態では推定部４００Ａの機能をソフトウェアによって実現する場合について説明したが、推定部４００及び推定部４００Ａはトランジスタなどの部品を組み合わせた集積回路などで実現することもできる。

（６）
上記第２実施形態の推定部４００Ａは、マルチパス信号の信号強度の推定と併せてマルチパス信号の位相を推定するものとし、両方の機能によってより精度の高いマルチパス信号の推定を行う場合について説明したが、推定部４００Ａのマルチパス信号の位相を推定する機能のみを用いてもよい。例えば、従来と同様の方法でマルチパス信号の有無を検出し、そのマルチパス信号の位相を推定部４００Ａが行なうように構成することもできる。

１ アンテナ
２ ＲＦ部
３ ベースバンド部
１０ ＧＮＳＳ受信機
３０ 相関処理部
５０，５０Ａ マルチパス検出装置
５１，５１Ａ マルチパス推定装置
３２５，３２５Ａ 測位演算部
３３０ レジスタ
３３１ コード発生部
４００，４００A マルチパス推定部

特開２００９−１５９２６１号公報

Claims (11)

1. 擬似雑音コードを用いて変調されたＧＮＳＳ信号のマルチパス信号についての推定を行なうマルチパス推定装置であって、
   前記擬似雑音コードの位相に対応する位相を持つプロンプトレプリカコード、並びに前記プロンプトレプリカコードに対して第１位相進んだ第１アーリレプリカコード、前記第１位相遅れた第１レイトレプリカコード、第２位相進んだ第２アーリレプリカコード、及び前記第２位相遅れた第２レイトレプリカコードを生成するレプリカコード生成部と、
   前記レプリカコード生成部が生成した各レプリカコードと前記擬似雑音コードとをそれぞれ相関処理して各相関値を算出する相関処理部と、
   前記各レプリカコードの位相量および前記各レプリカコードの位相に対応する各相関値を用いて近似される４次以上の多項式における所定項の係数値を用いて前記マルチパス信号の信号強度および／又は位相に関する推定を行う推定部と
   を備える、マルチパス推定装置。
2. 前記相関処理部は、前記レプリカコード生成部が生成した各レプリカコードと前記擬似雑音コードとの相関処理からＩ相の各相関値を生成するとともに、前記擬似雑音コードに対して直交している直交擬似雑音コードと前記レプリカコード生成部が生成した各レプリカコードとの相関処理からＱ相の各相関値を生成し、
   前記推定部は、前記レプリカコード生成部が生成した各レプリカコードと前記相関処理部が生成したＩ相の各相関値とを用いて近似される４次以上の多項式の第１係数値と、前記レプリカコード生成部が生成した各レプリカコードと前記相関処理部が生成したＱ相の各相関値とを用いて近似される４次以上の多項式の第２係数値とを求め、前記第１係数値と前記第２係数値との比較から前記マルチパス信号の位相を推測する、
   請求項１に記載のマルチパス推定装置。
3. 前記推定部は、隣接する各レプリカコード間の位相差が等しいとき、所定の一次多項式の変数に前記相関値を代入し、前記所定項の係数値を求める、
   請求項１又は請求項２に記載のマルチパス推定装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のマルチパス推定装置と、
   前記係数値を用いて前記マルチパス信号の有無を検出する検出部と
   を備える、マルチパス検出装置。
5. 前記検出部は、次数が４次以上で偶数の前記多項式における特定の奇数次項の係数値の絶対値、又は複数の奇数次項の係数値による演算結果の絶対値が予め設定されている閾値を超えたときに前記マルチパス信号が有ると判定する、
   請求項４に記載のマルチパス検出装置。
6. 前記検出部は、次数が４次の前記多項式における３次の項の係数値の絶対値が前記閾値を超えたときに前記マルチパス信号が有ると判定する、請求項５に記載のマルチパス検出装置。
7. 前記検出部は、次数が４次以上で偶数の前記多項式における特定の偶数次項の係数値の絶対値、又は複数の偶数次項の係数値による演算結果の絶対値が予め設定されている閾値より小さいときに前記マルチパス信号が有ると判定する、
   請求項４に記載のマルチパス検出装置。
8. 擬似雑音コードを用いて変調されたＧＮＳＳ信号を受信するアンテナと、
   前記ＧＮＳＳ信号をダウンコンバートし、ＡＤ変換して前記擬似雑音コードを含むデジタル受信データを出力する高周波処理部と、
   前記擬似雑音コードに基づいて得られる擬似距離から測位演算を行う測位部と、
   前記高周波処理部が出力する前記デジタル受信データから前記マルチパス信号の有無を検出する、請求項４から７のいずれか一項に記載のマルチパス検出装置と、
   を備え、
   前記測位部は、前記マルチパス検出装置が検知した前記マルチパス信号の信号強度および／又は位相に応じて前記測位演算を適正化する、ＧＮＳＳ受信機。
9. 請求項８記載のＧＮＳＳ受信機と、
   前記ＧＮＳＳ受信機が行う測位演算によって得られる測位情報を利用する情報機器と
   を備える、情報機器端末。
10. 擬似雑音コードを用いて変調されたＧＮＳＳ信号のマルチパス信号についての推定を行なうマルチパス推定方法であって、
    前記擬似雑音コードの位相に対応する位相を持つプロンプトレプリカコード、並びに前記プロンプトレプリカコードに対して第１位相進んだ第１アーリレプリカコード、前記第１位相遅れた第１レイトレプリカコード、第２位相進んだ第２アーリレプリカコード、及び前記第２位相遅れた第２レイトレプリカコードを生成するレプリカコード生成ステップと、
    前記レプリカコード生成部が生成した各レプリカコードと前記擬似雑音コードとをそれぞれ相関処理して各相関値を算出する相関処理ステップと、
    前記各レプリカコードの位相量および前記各レプリカコードの位相に対応する各相関値を用いて近似される４次以上の多項式における所定項の係数値を用いて前記マルチパス信号の信号強度および／又は位相に関する推定を行う推定ステップと
    を備える、マルチパス推定方法。
11. 擬似雑音コードを用いて変調されたＧＮＳＳ信号のマルチパス信号についての推定を行なうマルチパス推定プログラムであって、
    前記擬似雑音コードの位相に対応する位相を持つプロンプトレプリカコード、並びに前記プロンプトレプリカコードに対して第１位相進んだ第１アーリレプリカコード、前記第１位相遅れた第１レイトレプリカコード、第２位相進んだ第２アーリレプリカコード、及び前記第２位相遅れた第２レイトレプリカコードを生成するレプリカコード生成機能と、
    前記レプリカコード生成部が生成した各レプリカコードと前記擬似雑音コードとをそれぞれ相関処理して各相関値を算出する相関処理機能と、
    前記各レプリカコードの位相量および前記各レプリカコードの位相に対応する各相関値を用いて近似される４次以上の多項式における所定項の係数値を用いて前記マルチパス信号の信号強度および／又は位相に関する推定を行う推定機能と
    をコンピュータに実現させるためのマルチパス推定プログラム。

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