平成 25 年度電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会 講演番号： 97 ソフトウェア GPS 受信機の試作 B－17 The trial production of Software GPS Receiver 岡井 凜太郎*1 Rintaro Okai 髙崎 和之*1 Kazuyuki Takasaki 若林 良二*1 Ryoji Wakabayashi *1 東京都立産業技術高等専門学校 Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology 一旦、信号を補足できれば、以降は、捕捉した衛 星の C/A コードを用いて逆拡散し、航法メッセー ジを復調することが可能である。 ドップラーシフトについては、PLL 技術を応用し た手法で周波数を逐次補正しながら BPSK 信号を復 調し、航法メッセージを復調することが可能である。 ここでは 2 次のループフィルタを使用した PLL を 使用した。図 3 に 2 値のディジタル信号に復調され た航法メッセージの一例を示す。 1. はじめに GPS は、米国によって開発された利用者の正確 な位置、速度および時刻を知ることができる全地球 測位システムである。GPS における測位誤差の要 因の 1 つとしてマルチパスがある。本研究では、マ ルチパスによる測位誤差を軽減する手法の検討を目 的とした、ソフトウェア GPS 受信機の開発を行っ ている。 5. むすび 復調部にソフトウェアを用いた GPS 受信機を試 作した。受信信号から特定の衛星を捕捉し、航法メ ッセージを復調することが可能となった。 今後は C/A コードから疑似距離を算出して測位 演算を行い、マルチパス測位誤差の検討に発展させ たい。 2. GPS 衛星からの信号 GPS 衛星は、搬送波を航法メッセージで二値位 相変位変調（BPSK）したものを C/A コードと呼ば れている測距コードで直接スペクトル拡散した電波 を送信している。C/A コードは 32 機の GPS 衛星に それぞれ割り当てられている PN コードで、1023 ビ ットのディジタル符号系列である。航法メッセージ は、衛星の状態や軌道などの情報を表すディジタル データである。 図 1 GPS 信号の構成 図 2 ソフトウェア GPS 受信機のブロック図 3. ソフトウェア GPS 受信機 図 2 に本研究で用いている GPS 受信機のブロッ ク図を示す。ハードウエア部では、アンテナで受信 した信号を LNA（Low Noise Amplifier）により増幅 し、IQ 信号に変換してダウンコンバートした信号 を HDD に保存している。ソフトウェア部では、保 存した IQ 信号データから PC 上でソフトウェアに より復調する。復調部にソフトウェアを使用するこ とで、ソフトの書き換えにより柔軟に処理を変更す ることが可能であることや、信号処理の過程を確認 することが可能であるなどの利点がある。 4. GPS 信号の捕捉 GPS 衛星からの信号を復調するには、受信信号 と 32 機の衛星全ての C/A コードの相関を計算し逆 拡散を行うことで、信号を捕捉する必要がある。ま た、GPS 衛星は周回軌道のため、ドップラーシフ トも同時に補正しておく必要がある。 図 3 復調した航法メッセージの一例 参考文献 [1] Pratap Misra，Per Enge（日本航海学会・ GPS 研究会訳）: “『精説 GPS』基本概念・測位 原理・信号と受信機”, 正陽文庫,2004 -97- Copyright © 2014 IEICE
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