リアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）のブラウンアウト検知の方法および装置
リアル・タイム・クロックのブラウンアウト検知の方法および装置である。全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機の幾つかの構成部品が電力を落とされている間、低電力リアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）は、受信機の時刻を継続的に保持する。様々な実施形態で、ブラウンアウト検知回路はＲＴＣクロック・サイクルの喪失を検知する。ＲＴＣクロック・サイクルの喪失が所定のしきい値を超えて、それによりＲＴＣがＧＰＳナビゲーションにおいて信頼できなくなると、ＲＴＣステータス信号がそのことを示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００１年１０月３０日に出願された同時係属のアメリカ合衆国特許出願第１０／０２１，１１９号「低電力動作の間にＧＰＳ信号を取得するために較正されたリアル・タイム・クロック（"Calibrated Real Time Clock for Acquisition of GPS Signals During Low Power Operation"）」の一部継続出願である。
【０００２】
（技術分野）
本発明は概して全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機に関する。詳しくは、本発明は電力のブラウンアウトが原因でリアル・タイム・クロックが不正確となった場合の正確な検知に関する。
【背景技術】
【０００３】
全地球測位システム（「ＧＰＳ」）とは、２４機の地球周回軌道衛星の一群のことである。各ＧＰＳ衛星は、地表から高度約１１，０００マイルの正確な軌道を周回する。ＧＰＳ受信機は、正確な位置を特定するため少なくとも３つの衛星にロックオンする。各衛星は、固有の擬似雑音（ＰＮ）符号を用いて変調された信号を送信する。各ＰＮ符号は、１.０２３メガヘルツ（ＭＨｚ）のチップ・レートで１ｍｓ毎に繰り返される１０２３個のチップの系列である。各衛星は同一の周波数で送信する。民生用途における周波数はＬ１として知られ、１５７５.４２ＭＨｚである。ＧＰＳ受信機は、その受信機から見える衛星群の送信信号が混合した信号を受信する。受信機は、受信した信号と特定の衛星に対するＰＮ符号をシフトしたものの相関を計算することにより、その衛星からの送信信号を検知する。特定のシフトとＰＮ符号について得られた相関のレベルが、ピークを持つほどに十分に高い場合、受信機はその特定のＰＮ符号に対応する衛星の送信信号を検知する。そして、受信機はシフトされたＰＮ符号を用いて、その衛星についてそれ以降の送信信号との同期化を実現する。
【０００４】
ＧＰＳは独自の時刻保持システムを採用する。ＧＰＳ時刻は、１９８０年１月６日からの秒と週に関して保持されている。１週は６０４,８００秒である。従って、ＧＰＳ時刻は、週における時刻（ＴＯＷ）と週番号で表現される。ＴＯＷの範囲は０から６０４,８００であり、これは１週間における秒数に対応している。週数は１９８０年１月６日を０週目として数え始められ、現在では１０００週を越えている。ＴＯＷは分数部分を持つこともあり、発振器が１／３２,７６８秒（発振器周波数３２ＫＨｚ）の分解能を提供する場合や、ＧＰＳ時刻が特定のクロック・エポックに関するレンジ測定から計算される場合は特にそうである。ＧＰＳ時刻はおよそ数十ナノ秒のオーダーの正確さを備えている。ＧＰＳ時刻はＧＰＳシステムの根幹である。
【０００５】
ＧＰＳ受信機ユニットの位置の最初の特定では、「コールド・スタート」処理が起動される。コールド・スタートでは、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星軌道に対するエフェメリス・データ、ＧＰＳ位置、あるいはＧＰＳ時刻の知見が無い状態で取得処理を開始する。従って、ＧＰＳ受信機ユニットは、可能性のある周波数の広い範囲にわたって全ての衛星を検索する。ある場合には、ＧＰＳ衛星に対するアルマナック・データも不明である。最終的に、何秒かの後に、少なくとも４つの衛星信号が取得される。衛星のＰＮ符号化信号が各衛星を識別し、各衛星はエフェメリス・データを送信する。エフェメリス・データは、正確な軌道情報を含み、例えばＧＰＳ時刻の関数として表されるその衛星の軌道位置などを含む。
【０００６】
取得に先立って何らかの情報が分かっていれば、ナビゲーションのために十分な情報をＧＰＳ衛星から取得するのに必要な時間は、通常は削減することができる。例えば、アルマナック・データ、近似的なＧＰＳ時刻、および近似的な受信機位置によって、近似的な衛星位置およびドップラー偏移が計算できるのであれば、「ウォーム・スタート」処理を使用してもよい。近似的な衛星位置およびドップラー偏移を計算することができ、かつエフェメリス・データを収集する時間を排除することができるように、エフェメリス、近似的なＧＰＳ時刻、および近似的な受信機位置が既知であれば、「ホット・スタート」処理を使用してもよい。しかしながら、ナビゲーション解を計算するために十分な精度で時刻を定めるためには、少なくとも１つの衛星からの完全な６秒間のデータのサブ・フレームが要求される。
【０００７】
ＧＰＳ受信機ユニットは、各衛星からの送信信号における符号位相を特定することにより、各衛星からその受信機ユニットまでの距離を測定する。符号位相（ＣＰ）とは、衛星送信信号が衛星から受信機までの略１１，０００マイルの距離を進行する際の遅延のことであり、チップあるいはチップの何分の１の単位で表わされる。各衛星において、各ＰＮチップの送信時刻は数ナノ秒まで制御される。その結果、正確なＧＰＳ時刻を知ることによって、ＧＰＳ受信機ユニットは任意の時刻において衛星波形のどのチップが送信されているのかを、正確に知ることができる。任意のチップの受信機への到着が、例えばＴ２０エポックなどのローカル・タイミング・エポックに関して測定されると、そのチップの衛星からＧＰＳ受信機ユニットまでの伝播時間は、そのＴ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻と同じ精度で測定することができる。同一のＴ２０エポックに関して４つのそれぞれの衛星からの伝播時間が測定されると、その基準としたＴ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻の値の誤差とともに、ＧＰＳ受信機ユニットは３次元空間における受信機の位置を計算することができる。
【０００８】
ＧＰＳ受信機ユニットは、時間遅延と衛星からの送信信号の速度とを乗算することで、その衛星までの距離を正確に特定することができる。ＧＰＳ受信機ユニットはまた、各衛星の正確な軌道も認識している。衛星の位置の更新は、各衛星から受信機へ送信される。これは低周波数（５０Ｈｚ）のデータ信号を、衛星からのＰＮ符号送信に変調することで達成される。このデータ信号は、その衛星の時間に依存した位置情報と、その衛星に搭載されたクロックの時刻誤差を、エフェメリス・データのサブ・フレーム内に符号化する。各衛星の送信の正確な時刻は、各６秒間のデータ・サブ・フレームにおいて、次に続くサブ・フレームの開始時点における基準となるチップに関連して与えられる。
【０００９】
理論上、受信機は衛星からの推定距離を用いて、受信機が位置しなければならないその衛星周りの球面を特定する。その球面の半径は、受信機が符号位相から測定した衛星までの距離に等しい。受信機は少なくとも３機の衛星に対して、この処理を実行する。受信機は、特定された少なくとも３つの球面の交点から、その正確な位置を計算する。受信機がその位置の高度を認識していれば、３つの衛星からの測定だけで十分である。高度が認識されていない場合は、緯度、経度およびローカル・クロックの測定エポックにおける誤差（例えば、Ｔ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻）とともに、高度についても計算できるように、４つの衛星からの測定が要求される。
【００１０】
各衛星からの信号の検知は、例えば、ただしこれに限定されないが、１９９９年３月３０日に出願されたアメリカ合衆国特許出願第０９／２８１，５６６号「コヒーレント積分を用いた信号検知器（"Signal Detector Employing Coherent Integration"）」において開示されたＧＰＳ信号検知器によって実現することができる。その出願は参照することによって本明細書に組み込まれる。そこに開示された信号検知器は、例えば整合フィルタといった相関機構と、コヒーレント積分手法を用いて、適切な衛星信号を検知することができる。
【００１１】
一度衛星信号が検知されると、ＧＰＳ受信機ユニットの正確な位置を特定するために、衛星から受信したＰＮ符号信号上に変調されている低周波数の５０Ｈｚデータが復号される。従来の位置特定処理は、完了するまでに数秒間を必要とする。通常これらの従来の手法は継続的に実行され、従って貴重なプロセッサ資源を消費してしまう。これは、例えば携帯型のＧＰＳ受信機ユニットのように、電力資源が極めて制限されたＧＰＳ受信機ユニットの場合において特に不利である。携帯型のＧＰＳ受信機ユニットは、ユーザーがＧＰＳ受信機ユニットに位置情報を問い合わせていない期間において、選択された構成部品を停止する、すなわち電力を落とすことができるように設計されてもよい。ユーザー（あるいは自動処理）がＧＰＳ受信機ユニットに問い合わせるときに、ＧＰＳ受信機は電力を落としていた構成部品を再起動して、現在の位置を特定するために衛星データを再取得する。ユーザーの位置が大きく変わっていなかった場合、および／または停止時間が十分に短かった場合、以前の衛星信号を再取得して、符号位相データとの相関をほとんど即座に（ホット、ウォーム、またはコールド・スタート手順に関しては、数秒から数分必要である）得ることができるかも知れない。ほとんど即座に符号位相データとの相関を得ることによって、数秒間が節約され、従って携帯型のＧＰＳ受信機ユニットにおいて利用可能な限られた電力の相当な部分を節約することができる。
【００１２】
しかしながら、符号位相データの相関をほとんど即座に得て衛星信号を再取得するためには、受信機がオフになっている間も正確に時刻を保持することが必要とされる。特に、再取得の際に受信機が受信するであろうＧＰＳ信号構造の全体の範囲内のＰＮ符号周期を見失うことが無いように、ＧＰＳ発振器およびタイミング・システムは、ＧＰＳ受信機ユニットにおける様々なクロック信号の精度を±０.５ｍｓ以内に維持しなければならない。この０.５ｍｓの基準は、１ｍｓの符号周期の半分に相当する。さらに、ＧＰＳ受信機ユニットの移動によって、ＰＮ符号信号のタイミングに関連するかも知れない誤差が発生する。クロック信号にＧＰＳ受信機ユニットの移動により生じる誤差を加えた精度を、入力されるＰＮ符号信号の±０.５ｍｓ内に維持することができれば、ホット、ウォーム、あるいはコールド・スタート手順を用いて位置を特定する際の時間と電力を浪費する処理を回避することが可能となる。なぜなら、ＧＰＳ受信機ユニットの整合フィルタが、以前に取得された４つの衛星のＰＮ符号信号に即座にロックオンし、信号構造のどのＰＮ符号周期が取得されていたかを認識することができるからである。精度を維持できない場合は、受信機の選択された構成部品あるいは受信機全体が電源を落とされているときに保存されている従来の情報（例えば、アルマナック、エフェメリス、ＧＰＳ時刻、および受信機位置）に依存して、ホット、ウォーム、またはコールド・スタート手順が用いられなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
通常、従来のリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）回路は、他のＧＰＳ回路がオフとなっている状態で、おおよそのＧＰＳ時刻を維持するために使用されてよい。通常のＲＴＣ回路は、長期間にわたって数秒の精度を維持するであろう。このような精度はホットおよびウォーム・スタートには十分である。しかしながら、従来のリアル・タイム・クロックの精度は、通常の低価格で低電力なＲＴＣ回路の不安定性と温度特性が原因で、±０.５ｍｓより劣るレベルまで急速に劣化する。従って、非常に短い期間の後であっても、ホット・スタートが必要とされる。
【００１４】
従来のＧＰＳ発振器およびタイミング・システムでは、ナビゲーションを更新している間に発振器の電力が落とされると、ＧＰＳ受信機ユニットの様々なクロック信号の精度を±０.５ｍｓ（１ｍｓ符号周期の半分）内に維持することはできない。しかしながら、ＧＰＳ発振器とそれに関連するタイミング・システムはかなりの電力を消費するため、携帯型のＧＰＳ受信機ユニットにおいて、これらの構成部品の電力を落として電力資源を節約することが強く望まれている。
【００１５】
ある状況下では、ローカル電源の部分的あるいは完全な喪失が原因で、リアル・タイム・クロックが全体的に停止してしまうかもしれない。ＲＴＣが全く動作しない場合、起動時に衛星を取得するためにコールド・スタート処理が使用されるべきことは明らかである。他の状況下では、ＲＴＣが起動時に通常通り動作しているようであっても、部分的な電力喪失、あるいはブラウンアウトが原因となってＲＴＣがサイクルを失ったことで、不正確となっているかも知れない。例えば、ＲＴＣに電力を供給するバッテリーは、その寿命の末期が近づいていたり、その動作範囲を超えた温度に曝されたりすることによって、不十分な電力レベルしか供給できないかもしれない。これは、高速取得をサポートするために、ＲＴＣからの時刻がＧＰＳクロック・スキームへ転写される場合に、特に問題となる。不正確なＲＴＣ時刻を信頼すると、結果として距離測定が不正確となる。ナビゲーションを解く上で不正確な距離測定を使用すると、結果として位置計算が不正確となる。
【００１６】
従来の１つのＲＴＣ不具合検知器は、ＲＴＣの予備電力が適用されるときに、ステータス・フリップ・フロップを正しくセットする回路を含む。通常、この予備電力は小さなバッテリーである。従って、その予備バッテリーが交換された場合に、その回路は正確に検知をする。これはどちらかといえば不用な特徴である。ユーザーはそのバッテリーが交換されていることを認識している。バッテリーが交換された後に、セットアップ・ルーチンが起動され、時刻を設定するであろう。
【００１７】
本質的に電圧レベルを看視するＲＴＣ不具合検知の従来技術の方法は、バッテリーが寿命の末期に近い場合、あるいはバッテリーが広範囲の温度に曝されている場合においては、特に不十分である。例えば、ＧＰＳ受信機は寒い環境において車の中に置かれるかも知れない。この状況では、バッテリーの電圧および電流の供給能力が低下し、ＲＴＣ発振器が停止してしまうかもしれない。そして、ユーザーは受信機を手に取り、受信機をジャケットの内ポケットに入れて、ハイキングに出かけるかも知れない。バッテリーがその能力を回復するのに十分なほど受信機が暖められ、発振器が再始動する。ユーザーが受信機を使用しようと試みると、受信機はいつも通りの点検を行う。時刻が進んでいるので、ＲＴＣは作動しているように見える。バッテリーに支持されたＲＡＭ（battery backed RAM；通常はＲＴＣと同じバッテリー上にある）は、ＲＴＣ発振器が動作するために必要な電圧よりも極めて低い電圧でコンテンツを保有するので、良いチェックサムを備えている。電圧がリセットしきい値以下にまで落ちず、ＲＴＣ発振器が動作に必要とする電圧よりも低い電圧でロジックは有効な状態を維持できるため、ＲＴＣ発振器不具合ＦＦは「良好」のステータスを示す。従って、受信機はＲＴＣ値が正常であると仮定してそれを使用しようと試みるが、実際にはその時刻には誤差があるために、間違った解を生成する。受信機は解を生成するのにより長い時間を掛け、さらにひどい場合には、間違った解を生成し続ける。
【００１８】
理論上、ステータス・フリップ・フロップの不具合検知の電圧しきい値が正確に設定されれば、不具合が検知される。しかし、これは幾つもの理由から困難である。バッテリー寿命を最大限に引き延ばせるように、しきい値はできる限り低く設定するのが好ましい。従って、しきい値は正確でなければならず、さらに発振のための発振器の様々な要求に応じるものでなければならない。上述の様々な条件は、製造プロセスにおける変動などを超えて、特定のクリスタル、温度および回路のパラメータの変動に対する関数であるだろう。従って、しきい値には幾らかの余裕が必要とされるが、それにより有効なバッテリー寿命が縮まる。余裕があったとしても、統計的には何らかの不具合が起こりうる。
【００１９】
選択された構成部品が使用されていない場合にそれらの電力を落とすことによって、電力資源を節約するように実施することが可能であり、継続的に動作するリアル・タイム・クロックを用いて起動時に素早く衛星を取得することが可能な、ＧＰＳナビゲーションにおける方法および装置が望まれる。バッテリー寿命を縮めずに発振器の不具合を確実に検知するＲＴＣクロックの不具合検知回路を備えることがさらに望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
（開示の要旨）
低電力リアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）は全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機ユニットにおいて継続的に動作する。ＧＰＳ受信機ユニットの電力は、ＧＰＳ受信機ユニットの位置を計算するために使用される衛星情報をＧＰＳ受信機ユニットが積極的に取得していない期間中、選択された構成部品を停止することにより節約される。低電力時刻保持回路内に配置されているＫ３２（通常は公称３２,７６８Ｈｚ）発振器は、選択された構成部品が停止している場合に、ＧＰＳ時刻を正確に保つ。Ｋ３２発振器はＲＴＣまたは低電力クロックを生成する。低電力クロックおよびＲＴＣという用語は、本書では同義的に使用する。
【００２１】
上記のＲＴＣが、起動時に使用できるほど正確か否かを特定するための方法および装置が開示される。一実施形態では、例えばブラウンアウトの間などに起こるＲＴＣクロック・サイクルの実際の喪失が検知される。一実施形態では、ＲＴＣクロック発振器の出力は、半波整流され、計算された抵抗容量（ＲＣ）時定数を持つＲＣ回路の入力となる。そのＲＣ回路の出力は、電圧比較器への一方の入力となる。電圧比較器の他方の入力には、基準電圧が入力される。ＲＴＣ発振器が所定の数のサイクルを失うと、電圧比較器のＲＣ回路の出力電圧が低下し、その比較器はクロック・サイクルの喪失を検知する。そのクロック・サイクルの喪失は、電圧比較器の出力に反映される。
【実施例】
【００２２】
（詳細な説明）
図１は全地球測位システム（「ＧＰＳ］）受信機が動作する環境の例を示す。図１はＧＰＳ受信機ユニット１００とＧＰＳ衛星１０２、１０４、１０６、および１０８を示す。衛星１０２、１０４、１０６、および１０８のそれぞれは、ＧＰＳ受信機ユニット１００に送信している。衛星１０２は視線（ＬＯＳ）１１０に沿って、ν+ａの速度でＧＰＳ受信機１００に向かっている。衛星１０４は視線（ＬＯＳ）１１２に沿って、ν-ｂの速度でＧＰＳ受信機１００から離れていき、衛星１０６は視線（ＬＯＳ）１１４に沿って、ν-ｃの速度でＧＰＳ受信機１００から離れていく。従って、搬送波波長がλだと仮定すると、衛星１０２からの送信信号は、ν+ａ ／λの正のドップラー偏移を経験する。衛星１０４からの送信信号は、ν-ｂ ／λの負のドップラー偏移を経験する。衛星１０６からの送信信号は、ν-ｃ ／λの負のドップラー偏移を経験する。
【００２３】
衛星１０８も同様に、ＬＯＳ１１６に沿って、ν-ｄ の速度でＧＰＳ受信機ユニット１００から離れていく。第４の衛星１０８によって供給される情報は、受信機の高度値における誤差が予め分からない場合に、それを特定するための幾つかの用途に使用されてよい。緯度、経度、高度、および時刻の誤差を解くことができる測定値を提供するためには、４つの衛星は適切な配置になければならない。衛星の配置が不適切な場合には、４つの未知数を解くために、最小限度である４つ以上の可視衛星からの距離測定が必要となるかも知れない。
【００２４】
図２は一実施形態に係るＧＰＳ受信機ユニット１００のブロック図を示す。ＧＰＳ受信機１００は、図２ではＲＦチップ１０３内に配置されている無線周波数（ＲＦ）機能を含む。ＧＰＳ受信機ユニット１００は、図２ではベースバンド・チップ１０５内に配置されているベースバンド機能をさらに含む。様々な機能を実行する様々な構成部品を特定の配置で記載するが、開示される本発明ではこれ以外の配置についても考慮することができる。例えば、ベースバンド・チップ１０５は図示するように、ナビゲーション・プロセッサ２１０およびメモリ・デバイス２２０を含んでよい。他の実施形態では、ナビゲーション・プロセッサおよびメモリ・デバイスは、ベースバンド・チップ１０５内に配置されず、例えば周辺機器インターフェースを介してベースバンド・チップ１０５と通信していてもよい。さらに他の実施形態では、図示する全ての構成部品と機能が、単一のチップ内に配置されている。
【００２５】
ＲＦチップ１０３は、ＧＰＳ時刻を保持するために使用される高精度発振器であるＧＰＳ発振器２０４を含む。下記は、一実施形態によるＧＰＳ受信機ユニット１００の一般的な機能の概説である。概説で言及された構成部品は後に説明され図示されるだろう。ＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を計算するために使用される衛星情報をＧＰＳ受信機ユニット１００が積極的に取得していない期間中、ＧＰＳ発振器２０４を含む選択された構成部品を停止することによって、ＧＰＳ受信機ユニット１００の電力は節約される。低電力時刻保持回路内に配置されているＫ３２（通常は公称３２,７６８Ｈｚ）発振器は、選択された構成部品が停止している場合に、ＧＰＳ時刻を正確に維持する。
【００２６】
ＧＰＳ発振器２０４は、複数の衛星から検知される信号に基づいてＧＰＳ時刻を正確に特定するために使用される、Ｍ１１クロック信号と呼ばれるクロック信号を生成する。エッジ整列比率カウンタは、フリーランニング・カウンタとともに、Ｋ３２およびＭ１１クロック信号を絶え間なく監視し、Ｋ３２クロック信号のエッジと、Ｍ１１クロック信号のエッジが所定の微小な許容範囲内で整列した場合に、Ｋ３２およびＭ１１カウンタ値をラッチする。Ｔ２０エポックを生成するＧＰＳタイミング生成器はＭ１１クロックに駆動されるので、フリーランニングのＭ１１カウンタもＴ２０エポックでラッチすることができ、そのカウンタとＴ２０エポックとの関係を成立させることができる。従って、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、Ｋ３２クロック信号およびＧＰＳ Ｍ１１クロック信号のタイミングとレートをＴ２０タイミング・エポックのタイミングとレートと相関させることができる。Ｔ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻の十分に正確な推定値が計算されて、取得した衛星ＰＮ符号信号の信号構造におけるＰＮ符号周期の特定を可能とするために、相関するＫ３２クロック信号、ＧＰＳ Ｍ１１クロック信号、およびＴ２０エポックのタイミングとレートがナビゲーション・プロセッサ２１０に提供される。
【００２７】
ＧＰＳ受信機ユニットの動作中、ローカルＧＰＳ発振器およびＫ３２発振器の周波数は、両方の発振器に対して温度／周波数が定義されるように、様々な動作温度において検知される。双方の温度／周波数の表についてのデータはメモリに保存される。
【００２８】
そして、ＧＰＳ発振器を含むＧＰＳ受信機ユニット内に配置されている選択された構成部品は、電力を節約するために停止させられる（非アクティブにされる）。低電力時刻保持回路はオンのまま保たれる。所定の期間後、アラーム・ユニットによって生成されるウェークアップ命令に応じて、システムは周期的に電源が入れられる。低電力時刻保持回路からのＫ３２クロック信号は、Ｋ３２発振器の実際の動作温度とＫ３２クロックの温度／周波数の表からのデータとに基づいて、再較正される。従って、Ｋ３２クロック・レートが周期的に更新されて、ＧＰＳ時刻はより正確に追跡される。
【００２９】
ある特定の時点で、特定のシステム・アプリケーションの要求に応じてナビゲーションの更新が実行される。周期的に再較正されたＫ３２クロック信号およびＧＰＳクロックの温度／周波数の表からのデータは、Ｍ１１クロック信号のレートとＧＰＳ時刻を設定するために使用される。そして、受信された衛星信号から真のＧＰＳ時刻を迅速に特定できるように、ＧＰＳ衛星の位置が推定される。一度検知された衛星信号から正確なＧＰＳ時刻が特定されると、上述したように、Ｍ１１およびＫ３２信号は互いにラッチされ、Ｔ２０エポックにおける真のＧＰＳ時刻と相関して、温度較正表をさらに改善して更新する。その後、電力を節約するために、選択された構成部品は再び停止する。
【００３０】
上述の処理は、ＧＰＳ時刻が低電力時刻保持回路によって正確に維持されるように、必要に応じて繰り返される。より正確な時刻保持に基づいてＧＰＳ衛星位置および距離が高精度で推定されるため、ＧＰＳ受信機ユニットのユーザーが位置情報を要求する際に、ＧＰＳ受信機ユニットはＧＰＳ衛星からの位置をより迅速に特定する。すなわち、従来の処理を用いる場合の、ＧＰＳ衛星までの距離を推定するためにＧＰＳ時刻を十分正確に設定するための、サブフレーム・データを検知して、サブフレーム・タイミングを特定するという、電力と時間を浪費する処理を回避することができる。
【００３１】
図２を再び参照すると、ＲＦチップ１０３およびベースバンド・チップ１０５はシステム・インターフェース１０９を介して通信する。一実施形態では、システム・インターフェース１０９はシリアル周辺機器インターフェース（ＳＰＩ）であるが、他の実施形態では、システム・インターフェース１０９は任意の適切なメッセージ・スキームでよい。ＲＦチップ１０３は、アンテナ１０７を介して視界にある衛星からの信号を受信する。衛星信号はサンプリングされ、ＳＩＧＮ／ＭＡＧ線上のシリアル・ストリームとしてナビゲーション・プロセッサに送信される。ベースバンド・チップ１０５とその構成部品は、ＧＰＳ発振器の水晶から生成され、通常はＦ０の倍数の周波数を持つＡＣＱＣＬＫ信号で動作する。図示のように、他の様々な信号も、システム・インターフェース１０９を介してやり取りされる。電源投入（ＰＷＲＵＰ）信号は、取得およびナビゲーションに先立って、ＲＦチップ１０３の電力を落とされている構成部品に電源を投入するために、ＲＦチップ１０３に送信される。ＳＰＩ＿ＣＬＫ信号は、同期化を目的として、ベースバンド・チップ１０５からＲＦチップ１０３に送信される。データ線ＳＰＩ＿ＤＩおよびＳＰＩ＿ＤＯは、データを送受信する。チップ・イネーブル信号（ＲＦＲＳＴ）はＲＦＲＳＴ線でＲＦチップ１０３に送信され、リセット信号（ＳＲＥＳＥＴ＿Ｎ）はＲＦＲＳＴ線でベースバンド・チップ１０５に送信される。他の実施形態では、ＲＦチップ１０３とベースバンド・チップ１０５の間で情報をやり取りするために、様々なプロトコルが使用される。
【００３２】
図３は、低電力時刻保持回路２００を含むＧＰＳ受信機ユニットの選択された構成部品を示すブロック図である。ＧＰＳ受信機ユニット１００は少なくとも無線２０２、ローカルＧＰＳ発振器２０４、温度センサ２０６、複数のＧＰＳ信号プロセッサ・チャネル２０８（１〜Ｎ）、ナビゲーション・プロセッサ２１０、整合フィルタ２１２、Ａ／Ｄ変換器２１４、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６、エッジ整列比率カウンタ２１８、メモリ２２０、および低電力時刻保持回路２００を含む。メモリ２２０はさらにウェークアップ・アラーム論理２２２と、ＧＰＳクロックおよび低電力時刻保持（ＬＰＴＫ）回路の温度／周波数誤差表２２４の割り当てられた部分とを含む。図３は、基本的に本発明の動作および機能に関連する構成部品だけを図示する。図示されていない他の部品もＧＰＳ受信機ユニット１００には含まれている。これらの部品は、その動作および機能に関して開示する必要がないので図示していない。
【００３３】
無線２０２は複数の衛星からの複数のＧＰＳ信号を検知する。複数の衛星は、例えば図１の衛星１０２、１０４、１０６、および１０８を含むが、これに限定はされない。一実施形態では、無線２０２はＧＰＳ Ｌ１帯（１５７５.４２ＭＨｚ）を選択する。しかし、他の実施形態では、他の適切な信号を選択してよい。無線２０２は、接続２２６を介してローカルＧＰＳ発振器２０４からのタイミング信号も受信する。一実施形態では、そのタイミング信号はＭ１１クロック信号と呼ばれ、実質的に１０.９４９メガヘルツ（ＭＨｚ）で発振するローカルＧＰＳ発振器２０４内に配置された水晶発振子（図示せず）によって生成される。他の実施形態では、本発明の動作および機能から大きく逸脱することなく、異なる周波数クロック信号で動作するローカルＧＰＳ発振器を採用することができる。
【００３４】
受信したＧＰＳ信号およびＭ１１タイミング信号は、複数のＧＰＳ信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２に提供される。複数のＧＰＳ信号プロセッサ２０８のそれぞれは、特定の信号チャネルに対応する。図３は、Ｎ個のＧＰＳ信号プロセッサがあることを示す。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００の典型的な実施形態は、１２の信号チャネルで並列に処理を行うように構成された１２個のＧＰＳ信号プロセッサ（Ｎ＝１２）を採用する。
【００３５】
信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２は、接続２３０を介して、各信号プロセッサが検索すべき特定のＧＰＳ ＰＮ符号を示す前置命令のシーケンスをナビゲーション・プロセッサ２１０から受信する。ナビゲーション・プロセッサ２１０から提供される情報は、ドップラー補正値、ＧＰＳ発振器の誤差補正値、ＰＮ符号位相情報、および／または入力される衛星信号に関する他の情報を含んでよい。
【００３６】
一実施形態では、整合フィルタ２１２は、検知された信号の現在のＰＮ符号位相を特定し、信号プロセッサ・チャネルがより迅速にその信号を取得できるように、その情報を信号プロセッサ２０８に提供する。１つの信号プロセッサ２０８がチャネルで信号を検知し、ＰＮ符号、符号位相、および周波数補正が、入力されるＧＰＳ信号群のうちの１つのものと一致する場合、ＧＰＳ信号プロセッサはその入力される衛星信号に同期化して、その衛星信号を追跡する。他の実施形態は、位置を特定するために整合フィルタ２１２のみを採用する（しかし、整合フィルタ２１２は、ある時点における信号の現在の符号位相を特定するが、継続的に追跡しないため、精度は多少劣る）。整合フィルタの現在の実施形態では、全ての取得された衛星信号の継続的かつ正確な追跡を可能にする、整合フィルタの高速多重化も許容される。
【００３７】
整合フィルタ２１２および／またはＧＰＳ信号プロセッサ２０８は、それぞれ接続２３４および／または接続２３２を介して、取得された信号に関する符号位相の情報をナビゲーション・プロセッサ２１０に提供する。そして、少なくとも４つのＧＰＳ衛星信号からの十分な情報が、整合フィルタ２１２および／またはＧＰＳ信号プロセッサ２０８から提供された後、ナビゲーション・プロセッサ２１０はＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を計算する。そして、ユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を知ることができるように、位置情報がインターフェース・システム（図示せず）に出力される。
【００３８】
ローカルＧＰＳ発振器２０４は、所定の発振周波数を持つ信号を提供する。例えば、これに限定はされないが、ローカルＧＰＳ発振器２０４の一実施形態に設置されている水晶発振子（図示せず）の発振周波数は、１０.９４９２９６.８７５メガヘルツ（ＭＨｚ）に設定されている。この発振周波数の正確な公称値は１３７Ｆ０／１２８である。Ｆ０は１０.２３ＭＨｚであり、ＧＰＳシステムにおける基本的パラメータである。受信されるＧＰＳ信号のＧＰＳ Ｌ１周波数は１５４Ｆ０である。民間用システムで使用される明確／取得（Ｃ／Ａ）ＧＰＳ ＰＮ符号のチップ・レートはＦ０／１０である。ＧＰＳ発振器２０４の一実施形態は、Ｍ１１クロック信号の出力とも呼ばれ、その「Ｍ１１」という用語は１０.９４９２９６.８７５ＭＨｚの周波数１３７Ｆ０／１２８に相当する。軍用の受信機に使用される周波数および符号を含む、ＧＰＳシステムの他の信号も、Ｆ０に関連する。
【００３９】
ローカルＧＰＳ発振器２０４は、接続２３４を介して、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６にＭ１１クロック信号を提供する。ローカルＧＰＳクロック生成器２１６は、Ｍ１１クロック信号から複数のクロック信号を抽出する。これらのクロックはローカルなＧＰＳ時刻基準に相当する。特に、複数のクロックのうちの１つは、ローカル・タイミング・エポックとして知られるＴ２０クロックである。Ｔ２０クロックという名前は、クロックと次のクロックの間が２０ｍｓであることに由来している。ＧＰＳ信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２において測定される多くの符号位相は、共通のＴ２０エポックを基準とする。ローカルＧＰＳクロック生成器２１６によって生成される選択されたクロック信号は、接続２３６を介してＧＰＳ信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２に提供される。
【００４０】
後に詳述する低電力時刻保持回路２００は、接続２５２を介してエッジ整列比率カウンタ２１８にクロック信号を供給する。一実施形態では、クロック信号レートは実質的に３２.７６８キロヘルツ（ＫＨｚ）で発振する水晶発振子によって提供され、Ｋ３２クロック信号と呼ばれる。低電力時刻保持回路２００は、ナビゲーション・プロセッサ２１０（接続は図示せず）にも情報を提供する。通常、低電力時刻保持回路２００によってナビゲーション・プロセッサ２１０に提供される情報は、Ｔ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻の推定値である。他の実施形態では、本発明の動作および機能から大きく逸脱することなく、異なる周波数クロック信号を採用しても良い。
【００４１】
図５と図６を参照しながら後に詳述するブラウンアウト検知回路２３５は、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失を検知する。
ブラウンアウト検知回路２３５は、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失によって、起動に用いるにはＲＴＣがあまりにも不正確となる状況を検知して、それをナビゲーション・プロセッサに通知する。詳細については後述する。
【００４２】
エッジ整列比率カウンタ２１８は、（接続２４４を介して）ローカルＧＰＳクロック生成器２１６に、（接続２４６を介して）整合フィルタ２１２に、および（接続２４８を介して）低電力時刻保持回路２００に、入力を提供する。説明を容易にするために、接続２４４、２４６、および２４８は別々の接続として図示されている。しかし、これらの接続の１つ以上を単一の接続として実施することも可能である。エッジ整列比率カウンタ２１８は、接続２５０を介してナビゲーション・プロセッサ２１０にも情報を提供する。エッジ整列比率カウンタ２１８はＫ３２およびＭ１１クロック信号を継続的に看視しながらカウントしており、Ｋ３２クロック信号のエッジがＭ１１信号のエッジと所定の微小な許容範囲内で整列した時に、Ｋ３２およびＭ１１カウンタ値がラッチされる。ラッチの時点で、Ｋ３２およびＭ１１カウントをＴ２０エポックに関連付けるため、現在のＴ２０クロック・カウントがラッチされるように、エッジ整列比率カウンタ２１８はローカルＧＰＳクロック生成器２１６に信号を提供する。同様に、エッジ整列比率カウンタ２１８は、接続２４８を介して低電力時刻保持回路２００に信号を提供し、それにより現在の低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻の推定値がラッチされる。従って、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、Ｋ３２クロック信号、ＧＰＳ Ｍ１１クロック信号、Ｔ２０エポックおよび現在の低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻のタイミングとレートを相関させることができる。相関するＫ３２クロック信号、ＧＰＳ Ｍ１１クロック信号、低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻、およびＴ２０エポック・カウントのタイミングとレートがナビゲーション・プロセッサ２１０に提供されると、Ｔ２０エポックにおける低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻の推定値が計算でき、エッジ整列比率カウンタ２１８の２つのクロックのカウンタ比率に基づいて、これら２つのクロックの相対的なレートが推定できる。相対的なクロック周波数を推定するには、連続的なエッジ整列イベントからのカウンタ値の２セットが比較され、その相違の比率を計算する。
【００４３】
全てのクロックのレートおよびタイミングの位相は、正確に関連付けられていることに留意すべきである。ＥＡＲＣフリーランニングＭ１１カウンタおよびＴ２０エポック生成器は、どちらもＭ１１クロックによって駆動される。従って、Ｔ２０エポックにおけるＭ１１カウンタのラッチは、そのカウンタ値とＴ２０エポック時刻とを関連付ける。ＲＴＣ時刻およびＥＡＲＣフリーランニングＫ３２カウンタは、どちらもＫ３２クロックによって駆動される。従って、ＲＴＣアラーム・イベントにおけるＫ３２カウンタのラッチは、
そのカウンタ値とＲＴＣ時刻とを関連付ける。ＲＴＣは、所望のＲＴＣ時刻において、ラッチ信号と同様に有用であるパルスを生成するアラーム回路を備えている。ＥＡＲＣを用いたエッジ整列イベントにおけるフリーランニングのＫ３２およびＭ１１カウンタのラッチは、Ｋ３２カウンタ値とＭ１１カウンタ値とを関連付ける。２つの整列イベントからのそれぞれのＫ３２カウンタ値およびＭ１１カウンタ値を比較することは、Ｋ３２およびＭ１１クロック・レートの比率を関連付けることを可能にする。最後に、ＧＰＳ信号が追跡されている時、ＧＰＳ解の計算は、Ｔ２０エポックにおける正確なＧＰＳ時刻と、ＧＰＳ時刻に対するＴ２０エポックのレートを提供する。従って、Ｋ３２およびＭ１１クロック・レートは、ＧＰＳクロック・レートと関連づけることができ、ＲＴＣとＴ２０エポックの時刻は、ＧＰＳ時刻と関連付けることができる。
【００４４】
上記に記載したＧＰＳ受信機ユニット１００の動作は、ＧＰＳ受信機ユニットの一つの実施形態に使用される一つのシステムの一般的な説明であることが、当業者には理解されるであろう。ＧＰＳ受信機ユニットにおける全ての部品は説明あるいは図示しないが、その理由はそれらの部品が本発明に必ずしも関連するとは限らないからである。従って、ＧＰＳ受信機ユニット１００内に配置されている上述した構成部品についての説明は、本発明を理解するために必要とされる範囲に限って、それらの構成部品の動作と機能を説明している。さらに、本発明を用いたＧＰＳ受信機ユニットまたは他のプロセッサ・システムは、図３に図示する構成部品を異なる順序や様式で接続してもよく、図３に図示する全ての構成部品を含む必要もなく、図３に図示する構成部品に追加の構成部品を何らかの様式で接続してもよい。本発明を利用するＧＰＳ受信機ユニットやプロセッサ・システムについての上記のような変更は、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００４５】
温度センサ２０６は、接続２３８を介してローカルＧＰＳ発振器２０４の動作温度を検知する。感知された温度情報はその後、接続２４０を介してＡ／Ｄ変換器２１４に提供される。Ａ／Ｄ変換器２１４は、感知された動作温度の情報を適切な形式に変換し、その情報を接続２４２を介してナビゲーション・プロセッサ２１０に提供する。温度センサ２０６およびＡ／Ｄ変換器２１４は、温度感知の技術で用いられるよく知られた部品および技術を用いて実装されるだろう。温度センサ２０６および／またはＡ／Ｄ変換器２１４によって実現される温度感知機能は、任意の種類の電子、半導体、および／またはファームウェア形式の温度センサや、温度感知の技術で一般に採用される手段で実施してもよい。本発明に用いる温度センサは、温度感知の技術で一般に用いられる部品および技術を用いて、ソフトウェアとファームウェアの組み合わせによって実装される。温度センサ２０６およびＡ／Ｄ変換器２１４、そしてそれらを構成する個々の構成部品の動作の詳細は、一般的に本発明を理解するため必要とされる範囲を超えては説明されない。温度センサ２０６およびＡ／Ｄ変換器２１４が、本発明の機能および動作から大きく逸脱することなく、公知の様々な装置を用いて実装されうることが、当業者には理解されるであろう。
【００４６】
ナビゲーション・プロセッサ２１０は、受信した温度情報を処理して、ローカルＧＰＳ発振器２０４の動作温度に起因するＧＰＳ発振器信号の周波数誤差を特定する。この周波数誤差を特定するための典型的な処理は、動作温度範囲に対する温度と周波数誤差の情報を備える表を用いる。一実施形態では、ＧＰＳクロックの温度／周波数誤差表２２４は不揮発性メモリ２２０に保存されている。初めは、典型的な水晶発振子についての、温度の関数である周波数誤差の多項式表現といった、周波数／温度誤差アルゴリズムを用いて、温度に関連する周波数誤差を推定する。ＧＰＳ受信機ユニットが動作して時間がたつと、温度／周波数誤差表２２４のＧＰＳクロック・データに対応する部分は、様々な動作温度におけるＧＰＳ衛星のレンジおよびレンジ・レートの測定に基づいた周波数誤差の測定に基づいて、ローカルＧＰＳ発振器２０４に対する特定の動作温度での周波数誤差のより正確な情報で埋められる。ＧＰＳナビゲーション方程式の解は、空間的な位置とＧＰＳ時刻誤差だけでなく、受信機の空間的な速度およびローカル発振器の周波数誤差（ＧＰＳ時刻誤差の変化率）を特定することを可能とする。このようにして特定される発振器の周波数誤差は、現在の発振器温度とペアにされて、温度／周波数誤差表２２４の新たな更新点として使用される。
【００４７】
ナビゲーション・モードに入る前に、受信機は、温度／周波数誤差表２２４を用いて衛星取得処理を支援する。現在動作温度を受信した時点で、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、温度／周波数誤差表２２４に含まれているそのＧＰＳクロックに対する表の情報を検索する。ローカルＧＰＳ発振器２０４の実際の動作温度は、温度／周波数誤差表２２４のデータと関連付けられて、ローカルＧＰＳ発振器２０４によって生成される信号の周波数誤差が推定される。このＧＰＳクロックの周波数誤差の情報は、接続２３０を介してＧＰＳ信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２に提供される。あるいは、温度／周波数誤差表２２４が部分的にしか埋められておらず、正確な現在動作温度に対して十分なデータが含まれない場合、周波数／温度誤差の内挿または外挿アルゴリズムを用いて、ローカルＧＰＳ発振器２０４の動作温度に起因するＧＰＳ発振器信号の誤差を推定してもよい。このアルゴリズムは、その表において現在動作温度に最も近い温度にある点群と、使用されている種類のＧＰＳクロックの水晶発振子についての公称の温度対周波数の曲線形状を利用する。
【００４８】
図４は、ＧＰＳ受信機ユニット１００のさらなる詳細を示すブロック図である。低電力時刻保持回路２００は、少なくともＫ３２発振器３０２、信号ラッチ３０４、温度センサ３０８、および低電力クロック、すなわちリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）３０６をさらに含む。
【００４９】
Ｋ３２発振器３０２は接続３１０を介して、Ｋ３２クロック信号とも呼ばれるＲＴＣクロック信号を出力する。そのクロック信号は、実質的に３２.７６８ＫＨｚの周波数を備える。Ｋ３２発振器３０２は、約３０マイクロ秒に等しい３２７６８Ｈｚの時間分解能を備えるＫ３２クロック信号を提供するので、Ｋ３２発振器３０２は単一のＰＮ符号周期の±０.５ｍｓの分解能の範囲内に十分収まる周波数を備えるクロック信号を提供する。
【００５０】
ＲＴＣクロック信号は、接続３１０を介してブラウンアウト検知回路２３５に送信される。ブラウンアウト検知回路２３５の詳細は後述する。
【００５１】
Ｋ３２発振器３０２は、その出力であるＫ３２クロック信号を低電力クロック３０６のカウンタと、エッジ整列比率カウンタ２１６に提供する。Ｋ３２クロック信号のエッジがＭ１１信号のエッジと予め定められた微小な許容範囲内で整列したとエッジ整列比率カウンタ２１６が特定した場合、接続２４８を介して信号ラッチ３０４にラッチ信号が提供される。低電力クロック・カウンタ３０６の現在値は、接続２４８を介して信号ラッチ３０４においてエッジ整列信号が受信された時点で、ラッチされる。信号ラッチ３０４においてラッチされた値は、接続３１６を介してナビゲーション・プロセッサ２１０に提供される。従って、接続３１６の信号は低電力クロック信号、すなわちＲＴＣクロック信号である。エッジ整列比率カウンタ２１６は、整列イベント・エポックでのエッジ整列比率カウンタ２１６のＭ１１およびＫ３２カウンタのラッチされた値を、ナビゲーション・プロセッサ２１０に提供する。Ｔ２０エポックはＧＰＳ発振器のＭ１１クロック（図示せず）と直接的に関連付けることができるので、エッジ整列比率カウンタ２１６のＭ１１カウンタ値を、Ｍ１１クロック・ティックの特定の整数値のオフセットとして、低電力クロック３０６のＫ３２カウンタ値に関連付けることができる。カウンタ値は全て、Ｋ３２およびＭ１１クロック・エッジが微小な（無視できるほどの）誤差範囲内で整列したときに取得されているため、クロック・ティックの数は整数値である（クロック・ティックの分数値を持たない）。低電力クロック３０６はＧＰＳシステム時刻のタイミングとレートに精密に較正されているので、低電力クロック３０６の値およびローカルＧＰＳ時刻表における特定のＴ２０エポックのオフセットを知ることで、低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻を、Ｔ２０エポックに正確に転写することができる。全てのＧＰＳ測定信号の処理がＴ２０エポックに関連しているため、正確なローカルＧＰＳ時刻推定値に関連して測定を行うことができる。
【００５２】
Ｋ３２発振器３０２および低電力クロック３０６は、それぞれ、非常に電力消費の少ない装置である。特に、後述する手法において電力を落とされるＧＰＳ受信機ユニット１００内の選択された構成部品と比較すると、非常に電力消費の少ない装置である。さらに、Ｋ３２発振器３０２および低電力クロック３０６は、市販のものであり、比較的低価格である。あるいは、および好ましくは、Ｋ３２発振器３０２および低電力クロック３０６は、ＧＰＳ装置１００に統合されて、より低価格で、より小さなサイズで、そしてより正確な時刻転写性能を提供することができる。
【００５３】
図4に示すように、温度センサ３０８は、接続３１８を介してＫ３２発振器３０２の動作温度を検知する。感知された温度の情報はその後、接続３２０を介してＡ／Ｄ変換器２１４に提供される。Ａ／Ｄ変換器２１４は、感知された温度の情報を適切な形式に変換し、接続２４２を介してＫ３２の動作温度の情報をナビゲーション・プロセッサ２１０に提供する。温度センサ３０８は、温度感知の技術分野で用いられるよく知られた部品と技術を用いて実装されてよい。温度センサ３０８によって実現される温度感知機能は、任意の種類の電子、半導体、またはファームウェア形式の温度センサ、若しくは温度感知の技術分野で一般に用いられる手段で実装されてよい。本発明において用いる温度センサ３０８は、温度感知の技術分野で一般に用いられる部品と技術を用いて、ソフトウェアおよびファームウェアの組み合わせによって実装される。温度センサ３０８の詳細な動作は、本発明の動作と機能を理解するために必要とされる範囲以外には、詳細に説明されない。温度センサ３０８は、本発明の機能および動作から大きく逸脱することなく、よく知られた様々な装置を用いて実装されうることが、当業者には分かるであろう。本発明の一部として用いる温度センサ３０８の上記のような実施形態は何れも、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００５４】
メモリ２２０に含まれる、温度／周波数誤差表２２４の部分は、Ｋ３２発振器３０２に対する温度／周波数データを保存するために使用される。ナビゲーション・プロセッサ２１０は、上述したローカルＧＰＳ発振器２０４の周波数誤差と同じように、Ｋ３２発振器３０２の現在の動作温度に基づいて、Ｋ３２発振器３０２からの信号に関連する周波数誤差を計算する。ＧＰＳ受信機ユニットが動作して時間がたつと、様々な動作温度での周波数誤差の測定値に基いて、温度／周波数誤差表２２４はＫ３２発振器３０２に対する特定の動作温度での周波数誤差についてのより正確な情報で埋められる。Ｍ１１ ＧＰＳ発振器の場合とは異なり、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、Ｋ３２発振器の誤差を測定する直接的な手段を持たない。しかしながら、ナビゲーションの間、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、ＧＰＳ発振器３０２からのＭ１１信号の誤差を正確に推定し、エッジ整列比率カウンタ２１６を使用してＴ２０エポックからＫ３２クロック・ティックでの低電力クロック値にＧＰＳ時刻を転写する。そのＫ３２クロック・ティックは、Ｔ２０エポックからのほぼ整数であるＭ１１クロック・ティック数の既知のオフセットを有する。ＧＰＳレンジの測定はＴ２０エポックに関連して行われるため、ＧＰＳ測定からのナビゲーション解が利用可能な場合、Ｔ２０エポックは正確に分かっているＧＰＳ時刻誤差を有する。ナビゲーションの間にＴ２０エポックのＧＰＳ時刻の精度を低電力クロック３０６に転写することで、現在のＫ３２発振器３０２の温度でＫ３２クロック信号が較正される。
【００５５】
あるいは、温度／周波数誤差表２２４のＫ３２発振器３０２に対するデータが部分的にしか埋められていない場合、本発明の一つの実施形態は、典型的なＫ３２水晶発振子３０２についての温度の関数である周波数誤差の多項式表現といった、周波数／温度誤差アルゴリズムを用いて、表において有効な数値を持つ最も近い温度からの外挿または内挿に基いて、Ｋ３２クロック信号の温度に関連する周波数誤差を推定する。このようなアルゴリズムは、周波数誤差と動作温度を数学的に関連付ける。
【００５６】
電力を節約するため、ＧＰＳ受信機ユニット１００の多くの構成部品およびＧＰＳ装置の他の構成部品は、停止されている。電力を節約するためにそれらの構成部品が停止している期間は、スリープ期間あるいはスリープ・モードと呼ばれ、その期間中、本発明は後述するようにＧＰＳ時刻の追跡を正確に維持する。従って、例えば「ウェークアップ・イベント」に応じて、あるいは位置を特定すべきことを示す他の１つの信号に応じて、ＧＰＳ受信機ユニット１００がスリープ・モードから切り替わる場合、ＧＰＳ時刻は、ＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を特定するためにＧＰＳ衛星を追跡するのに要する時間を最小限に抑えるように、正確に維持されている。
【００５７】
例えば、これに限定はされないが、ローカルＧＰＳ発振器２０４、無線２０２、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６および／またはＧＰＳ信号プロセッサ２０８は、電力を節約するために、ナビゲーション・プロセッサ２１０によって電力を落とされていてもよい。選択された構成部品の電力を落とすことは、それらの構成部品が入力されるＧＰＳ衛星信号を積極的に処理するために必要とされていない場合に、ＧＰＳ受信機ユニット１００全体の電力消費を削減し、それにより携帯型のＧＰＳ受信機ユニット１００の電源寿命が引き延ばされる。通常は、動作中に比較的多くの電力を消費する構成部品が、電力を落とすように選択される。ＧＰＳ受信機ユニット１００の設計者が、電力を落とす処理の間に停止させるべき構成部品を選択するものと理解される。電力を落とすことのできる構成部品はＧＰＳ受信機ユニット１００内に多数配置されており、本明細書で記載していない構成部品も多くあるが、電力を落とすことのできる構成部品の一覧表および詳細な説明は、都合よくリストに記して詳しく説明するには数が多すぎることが、当業者には理解できるであろう。本発明に従って電力を落とされる構成部品の如何なる組み合わせも、本出願の開示の範囲内にあり、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００５８】
従来のＧＰＳ受信機において、選択された構成部品の電力を落とすことは、ＧＰＳ衛星信号の追跡を見失うことにつながる。そのような従来のＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星信号を見失った後に電力を投入されると、ＧＰＳ衛星信号の再取得および／またはそれらの信号を用いたナビゲーションのための十分な精度を備えるＧＰＳ時刻の確立までに、数秒間が必要とされる。従来のＧＰＳ受信機における衛星信号および時間の再取得は、それに見合った電力の消費につながる。従って、スリープ期間中にＧＰＳ時刻を正確に維持する低電力時刻保持回路２００は、ＧＰＳ受信機ユニット１００がより迅速にＧＰＳ衛星信号を再取得することを可能にし、結果的に電力資源を節約する。
【００５９】
ウェークアップ命令は周期的にＧＰＳ受信機ユニット１００に提供される。その周期的なウェークアップ命令の時間間隔は、低電力時刻保持回路２００が実装されたＧＰＳ受信機ユニット１００の具体的な構造あるいはアプリケーションに基づいて特定される。ウェークアップ命令の時間間隔は、電力を落とした期間の後にナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるローカル・レプリカＰＮ符号位相と、入力されるＰＮ符号との間で累積する時刻誤差が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号位相の±０．５ｍｓ以内となるように、選択される。ナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号が±０.５ｍｓの基準を超える場合、ナビゲーション・プロセッサ２１０はＧＰＳ衛星の情報を取得するために、従来の処理を開始する。通常は、受信機１００は可能性のある累積誤差を推定し、それに従って正しいアルゴリズムを選択しなければならない。選択されたアルゴリズムがあまりにも楽観的（従来の取得法ではなく、迅速な取得法を用いること）かもしれないため、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、位置と時刻誤差の解を前もって仮定された値と比較することによって、時刻の正確さについての前提を検証しなければならない。時刻と時刻に相当する位置を組合せた誤差が実際に±０.５ｍｓを超えている場合、結果となる解は前もって仮定された値からすぐ分かるほどの大きな誤差だけ離れているだろう。その誤差が±０．５ｍｓを超えない場合、ＧＰＳ時刻は低電力時刻保持回路２００によって十分に正確に維持されている。
【００６０】
アラーム・ユニット３２４は、周期的なナビゲーション更新とも呼ばれる、周期的なウェークアップ命令を実装する機能を実現する。アラーム・ユニット３２４は少なくともアラーム・レジスタ３２６と比較器２３８を含む。一実施形態では、停止に先立って、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、ウェークアップ・アラーム論理２２２を実行して、アラーム・ユニット３２４がＧＰＳ受信機ユニット１００をウェークアップさせるための時間間隔を特定する。他の実施形態では、この時間間隔は予め特定されている。
【００６１】
ウェークアップ命令がいつ出されるかを特定するこの時間間隔は、接続３３０を介してアラーム・レジスタ３２６に提供される。一実施形態では、この時間間隔はＧＰＳ時刻の単位（ＴＯＷおよび週番号）で特定される。他の実施形態では、例えば実時間といった他の１つの適切な時間間隔を用いて特定される。
【００６２】
ＧＰＳ受信機ユニット１００がスリープ・モードに入った時点で、アラーム・ユニット３２４は、（スリープ・モードでも停止しない）低電力クロック３０６から提供されるＫ３２クロック信号を監視して、現在のスリープ・モードの時間を特定する。比較器３２８は、ＧＰＳ受信機ユニット１００をウェークアップさせるための時間間隔を現在のスリープ・モードの時間と比較する。現在のスリープ・モードの時間とその時間間隔が一致したら、アラーム・ユニット３２４は周期的なウェークアップ命令を生成する。この周期的なウェークアップ命令は、スリープ期間中に電力を落とされていた構成部品への電力の投入を開始する。
【００６３】
一実施形態では、周期的なウェークアップ命令は特殊目的の専用ハードウェアを用いて電力の投入を開始する。例えば、ウェークアップ命令は、スリープ期間中に電力を落とされていた構成部品に電力が供給されるように、１つ以上の電源スイッチを起動する。他の実施形態では、ウェークアップ命令は、ウェークアップ・アラーム論理２２２が実行されて、スリープ期間中に電力を落とされていた構成部品をウェークアップさせるように、ナビゲーション・プロセッサ２１０に提供される。
【００６４】
アラーム・ユニット３２４、およびその関連する構成部品は、ウェークアップ命令を生成する技術の分野で用いられる良く知られた部品と技術を用いて実装されるだろう。アラーム・ユニット３２４およびその関連する構成部品の動作の詳細は、本発明の動作および機能を理解するために必要とされる範囲を超えては記載されていない。アラーム・ユニット３２４およびその関連する構成部品は、本発明の機能および動作から大きく逸脱することなく、よく知られた様々な装置を用いて実装されうることを、当業者は理解するであろう。本発明の一部として用いられるアラーム・ユニット３２４およびその関連する構成部品の、如何なる実施形態も、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００６５】
別の実施形態では、電力を落としたり電力を投入したりする機能を実現する他の適切なプロセッサ（図示せず）を用いてもよい。そのようなプロセッサおよびそれに関連する構成部品は、スリープ期間の間も電力を落とされない。このような別のプロセッサは、周期的なウェークアップ命令を生成するように規定されている。そのプロセッサは、ＧＰＳ受信機ユニット１００内に配置されている他のシステム（図３および図４には図示せず）の構成部品、あるいはＧＰＳ受信機ユニット１００内に配置されている独立した専用プロセッサであってよい。周期的なウェークアップ命令を生成する機能を実現するためにＧＰＳ受信機ユニット１００内に実装される如何なる別の実施形態も、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００６６】
さらに、位置についての要求に対応する手動で開始させたウェークアップ命令の受信を通して、ユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００に構成部品への電力の投入を指示してもよい。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００のユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００の現在の位置を知りたい場合に、ユーザーはウェークアップ命令を手動で開始させる。ＧＰＳ受信機ユニット１００にユーザーが要求するための適切な手段が提供されている。ウェークアップ命令を手動で開始させる手段は、装置を起動させる技術の分野で用いられているよく知られた部品と技術を用いて実装してよい。ウェークアップ命令を手動で開始させる手段の動作の詳細は、本発明の動作と機能を理解するために必要とされる範囲を超えては記載されていない。ウェークアップ命令を手動で開始させる手段は、本発明の機能および動作から大きく逸脱することなく、よく知られた様々な装置を用いて実装されうることを、当業者は理解するであろう。本発明の一部として用いるウェークアップ命令を手動で開始させる手段の如何なる実施形態も、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００６７】
ウェークアップ命令が始動を開始すると、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６によって提供されるクロック信号（例えば、Ｔ２０エポック）は、まず衛星信号を再取得し、次いで６秒間のデータのサブ・フレームを収集して、ＧＰＳ衛星のレンジ測定に対する共通のローカルＧＰＳ時刻フレームを再確立しなければ、ＧＰＳ受信機ユニット１００に位置更新を実行させるために必要な精度を得ることができない。しかしながら、低電力時刻保持回路２００によって保持された時刻に基づいて電力を落としていた期間が終わった後にナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号と、入力されるＰＮ符号が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号のタイミングの±０.５ｍｓ以内に維持されていれば、ＧＰＳ衛星信号を取得して共通の時刻フレームを確立する従来の処理を実行しなくても、ＧＰＳ衛星信号は素早く再取得され、共通のローカルＧＰＳ時刻フレームについての測定が実施され、ナビゲーションに用いられる。
【００６８】
電力を落とすのに先立って、Ｋ３２、Ｍ１１およびＧＰＳクロック信号の間のタイミングとレートの関係は知られている。Ｋ３２クロック信号を正確に維持することにより、Ｋ３２クロック信号は、エッジ整列比率カウンタ２１８によってＫ３２クロック信号とＭ１１信号とをラッチするために使用され、その結果、Ｍ１１信号とそれから生成されるＴ２０エポックが再較正される。従って、ＧＰＳ発振器２０４は再較正される。その後、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、可視であると計算された衛星のＰＮ符号位相を取得するために、整合フィルタまたは信号プロセッサ・チャネルを設定する。整合フィルタまたは信号プロセッサ・チャネルの設定は、ＧＰＳ発振器の周波数誤差を補償するために以前に保存されたＧＰＳ発振器対温度のデータを活用する。符号位相の測定が得られると、それらの値は、ＰＮ符号周期のどのチップが現在受信されているという知見から、全体のＧＰＳ信号構造のどのチップが受信されているかという知見に変換される。この変換は、仮定された現在のＧＰＳ時刻と受信機位置を用いて全体の信号構造内のどのＰＮチップが受信機に到達しているべきなのかを計算し、実際に到達しているチップが、到達しているべきチップに最も近いＰＮ符号周期におけるこのチップの事例だと仮定することによって、行われる。ローカルなＧＰＳ時刻の推定と時刻に相当する受信機位置の誤差の組み合わせが正確であれば、全体のＧＰＳ信号構造への変換も正確であろうし、ＧＰＳレンジ測定の整合のとれたセットが特定されるであろう。言い換えれば、電力を落としていた期間が終わった後に（スリープ・モードから切り替わった後に）、ナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号と、入力されるＰＮ符号の間の誤差が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号のタイミングの±０.５ｍｓ以内に維持されていれば、位置の情報は正確に更新される。計算された位置と時刻は、前もって推定された値と比較されて、その誤差が実際に±０.５ｍｓ以下であることが検証されなければならない。この検証がうまくいかない場合、測定のための共通の時刻フレームを確立するために、６秒間のサブ・フレームが収集されなければならい。
【００６９】
その後、ＧＰＳ受信機ユニット１００によって取得された位置と時刻誤差の情報は、Ｍ１１およびＫ３２クロック誤差を更新するために使用される。ＧＰＳ発振器２０４とＫ３２発振器３０２の両方とも、周波数誤差について更新される。Ｋ３２低電力クロック３０６は、正確なＧＰＳ時刻について更新される。その後、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、電力を節約するためにスリープ・モードに戻る。上述の処理は、次のウェークアップ命令を受信した時に繰り返し実行される。従って、この周期的な更新は、ＧＰＳユニットが従来の処理を用いて衛星位置を再取得する必要がないように、クロック信号の精度を維持すると同時に、電力を節約する。
【００７０】
ウェークアップ命令が受信される時はいつでも、Ｍ１１クロック信号を更新するためにＫ３２クロック信号が使用される。しかしながら、Ｋ３２発振器３０２から生成されるＫ３２クロック信号は、Ｋ３２発振器３０２の周波数が温度に依存することによる誤差の影響を受けやすい。一実施形態では、温度センサ３０８は、Ｋ３２発振器３０２の動作温度を感知する。ナビゲーション・プロセッサ２１０は、Ｋ３２発振器３０２の検知された動作温度を、ＬＰクロックの温度／周波数誤差表３２２に含まれる情報と比較する。周期的なウェークアップ命令の時間間隔とＫ３２発振器３０２の感知された動作温度とに基づいて、Ｋ３２のタイミングとレートがＫ３２発振器３０２の動作温度を考慮した正しい値に補正されるように、誤差補正係数が特定される。すなわち、Ｋ３２クロック信号のタイミングは、Ｋ３２発振器３０２の実際の動作温度を考慮して誤差係数によって補正される。上述したように、一実施形態においては、ＬＰクロックの温度／周波数誤差表３２２のデータは、実際の動作の間に収集された履歴データに基いているので、非常に正確である。
【００７１】
一度Ｋ３２クロック信号が再較正されると、Ｍ１１信号に関連する時刻が再較正される。一実施形態では、温度センサ２０６はＧＰＳ発振器２０４の温度を感知する。ナビゲーション・プロセッサ２１０はＧＰＳ発振器２０４の検知された動作温度を、ＧＰＳクロックの温度／周波数誤差表２２４に含まれる情報と比較する。その後、時間が経過するにつれてソフトウェアはこのレート補正を用いて、Ｍ１１クロックに基づいてＴ２０エポックの間隔を調整し、各エポックでの正確なＧＰＳ時刻の推定を維持する。さらに、上述したように、エッジ整列比率カウンタ２１６を用いて、ＧＰＳ時刻をＫ３２低電力クロック３０６からＭ１１に基づくＴ２０エポックに転写することによって、ウェークアップの直後のＴ２０エポックでのＧＰＳ時刻の初期値は特定される。スリープ期間の間、Ｍ１１発振器は停止しているので、Ｍ１１発振器の経過時間は、Ｋ３２低電力クロック３０４の経過時間のようには調整できない。上述したように、一実施形態では、温度／周波数誤差表２４４のデータは、実際に動作している間に収集された履歴データに基づいているので、極めて正確である。そして、Ｋ３２クロック信号（温度補正がなされている）を用いてＭ１１クロック信号を更新する（温度補正がなされる）場合、電力を落としていた期間の後にナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号は、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号のタイミングの±０.５ｍｓ以下である。
【００７２】
別の実施形態では、ウェークアップ・イベントはナビゲーションの更新に要求される頻度よりも高い頻度で起こるようにプログラミングされてよい。このようなウェークアップ・イベントは、Ｋ３２発振器の現在の温度を抽出する目的のみを果たすであろう。現在とそれ以前のウェークアップ・イベントの平均温度に基づいて、２つのウェークアップ・イベントの間に経過した時間が調整されて、温度における変化を補正する。結果的な補正は、低電力クロック３０６に適用されるか、今後の計算が補正を必要とするまで不揮発性メモリに保存されてよい。さらに、この別の実施形態は動的なウェークアップ周期を提供するようアップグレードされてよい。すなわち、ウェークアップ命令の時間間隔は、直面する特定の動作状況に応じて、変更されてよい。電力を落としている期間におけるＫ３２発振器３０２の合計の温度変化量が所定のしきい値を超える場合、ウェークアップ命令の時間間隔は適切な時間の長さに短縮される。一方、合計の温度変化量が所定の温度しきい値以下の場合、ウェークアップ命令の時間間隔は適切な時間の長さに延長される。従って、現在の温度力学の環境についての要求に応じて正確な温度を維持するために消費する電力が最小限に抑えられる。
【００７３】
上記の実施形態の改良として、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、最後の周期的なウェークアップ命令から現在の周期的なウェークアップ命令までの間におけるＫ３２発振器の動作温度における合計の変化量を考慮してよい。その温度変化量が所定のしきい値を超えると、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、直ちにナビゲーション更新処理を開始して、ＧＰＳ衛星信号を再取得して、低電力クロック３０６の精度が許容範囲内に維持されることを確保する。
【００７４】
図５は、一実施形態におけるブラウンアウト検知回路２３５の一実施形態のブロック図である。ブラウンアウト検知回路２３５は、検知回路２３７およびステータス回路２３９を含む。ＲＴＣクロック信号は線３１０を介して検知回路２３７へ入力される。ＲＴＣクロック信号は、図示するダイオードによって半波整流される。半波整流されたＲＴＣクロック信号は、図示するＲ１、Ｒ２、およびコンデンサを含む抵抗容量（ＲＣ）回路に入力される。ＲＣ回路の出力は、減少電圧とも呼ばれ、線２４１を介して電圧比較器２８１の一つの入力となる。
【００７５】
ＲＴＣ発振器が動作している限り、検知器２３７は、何らかの平均的なＤＣ電圧を比較器の入力に維持する。電圧比較器２８１の他方の入力は、基準電圧２４３であり、その基準電圧２４３はＶＤＤと抵抗Ｒ３によって形成される分圧器の出力である。基準電圧は、寿命の最期に近いバッテリー電圧の下限値に対して調整される。このことは、クロックが多数のサイクルの間でオフになっていない限り、フィルタ処理され整流されたクロック電圧がこのしきい値を超えることを保証する。これを達成するために、ＲＣ時定数は比較的長く設定される。これにより、検知回路２３７は正確なバッテリー電圧に対して鈍感になる。発振器から検知回路２３７に求められるエネルギーが比較的小さくてすむため、この長い時定数には回路２３７の電力消費量を削減する効果もある。
【００７６】
ステータス回路２３９はフリップ・フロップ２８３を含む。フリップ・フロップ２８３は出力２５９に論理０あるいは論理１を示す。上述したように、検知回路の出力はＲＴＣが「不良」の場合にフリップ・フロップ２８３をクリアする。フリップ・フロップ２８３は、ＳＥＴ入力２５７の信号によって、ＲＴＣが「良好」であると示すようにセットされる。
【００７７】
電力が最初に供給された時、検知器回路２３７およびフリップ・フロップ２３８は、発振器が起動する前に応答するので、比較器２８１の入力で検知される電圧はしきい値より高い。従って、バッテリーが交換された場合には、ステータス回路は「不良」にリセットされる。
【００７８】
ＲＴＣ発振器クロックが十分長く停止していれば、比較器の入力電圧はしきい値よりも低下し、ＲＴＣクロックは「不良」であると示すようにフリップ・フロップをクリアする。
【００７９】
ステータス・フリップ・フロップ２３８は、ナビゲーション・プロセッサ、あるいはＲＴＣ時刻を利用できなくても最初にＧＰＳ衛星を取得して時刻と位置の解を生成しなければならない他のプロセッサにより、ＲＴＣクロックは「良好」であると示すようにセットされる。一度プロセッサが時刻と位置の解を生成すると、そのプロセッサは、ＲＴＣを設定し、ＲＴＣが正確に時刻を伝えているかを検証し、最後にＲＴＣクロックは「良好」であると示すようにフリップ・フロップ２３８をセットする。ＲＴＣ発振器が動作し続けＲＴＣクロックを生成し続ける限り、電圧はしきい値以上に保たれ、ＲＴＣステータスは「良好」で維持される。
【００８０】
ＲＴＣ発振器がある期間において不具合を生じると、比較器の入力の電圧は徐々に減少する。多数のクロックが喪失された後に、フリップ・フロップ２３８はＲＴＣクロックが「不良」であると示すようにセットされる。フリップ・フロップ２３８は、プロセッサが時刻を再確立するまで、この状態を維持する。検知回路２３５の主な目的の１つは、バッテリー寿命および／または温度変化に起因して発振器が停止するのを防ぐことである。寿命が問題であれば、予備バッテリーは発振に必要なしきい値以下で保たれるべきであろう。温度が問題であれば、温度に関連する時定数は、比較的遅い。さらに、一度バッテリーが低温に曝されたことに起因して発振器が停止すると、発振器を再始動させるためには、停止した時に供給されていた電圧（および電流）よりも高い電圧が要求されるであろう。従って、数千サイクルを必要とする時定数でも許容される。
【００８１】
様々な実施形態において、検知回路２３５は様々な作法で読み書きされてよい。例えば、幾つかの実施形態では、検知回路２３５はＲＦチップ１０３上に配置され、他の実施形態では、ベースバンド・チップ１０５上に配置される。ステータス回路２３９の出力２５９は、バスあるいはインターフェース・プロトコルに沿った命令を用いて読み取ることができ、あるいは直接的に監視することができる。同様に、ステータス回路２３９のＳＥＴ入力２５７は、実施形態の具体的な構造に沿った任意のソフトウェアまたはハードウェア機構によってトグルされてよい。
【００８２】
例えば、マイクロプロセッサのバス・インターフェースがフリップ・フロップ２８３に読み書きを行ってよい。この場合、フリップ・フロップ２８３を読み取るには、周辺機器バス・ストローブを有効にしていることと、書き込み線を有効にしていないことと、周辺機器選択デコードが適切な選択信号を有効にしていることと、およびローカルＲＴＣブロック・デコードが「ＲＴＣ_ＧＯＯＤ」信号をアサートすることが要求される。フリップ・フロップ２８３をバス・プロトコルに沿って読み書きすることは、例えばブラウンアウト検知回路がベースバンド・チップ上に配置されている場合などに考慮される。
【００８３】
別の実施形態では、ＲＴＣ発振器とブラウンアウト検知回路２３５がＲＦチップ上に配置されている。これによって、発振器により穏やかな環境が提供され、ＲＴＣ発振器を正確に較正する能力を高め、較正のためにこの発振器を温度センサの近傍に配置しやすくなる。この場合、フリップ・フロップ２８３へのインターフェースは異なる。例えば、シリアルＩＯポートからのメッセージ・デコードは、読み取りのためにフリップ・フロップ２８３を選択して、このビットをメッセージにラッチし、ブロードバンド・チップ上のプロセッサにポートを介してクロック・アウトされる。
【００８４】
開示されたブラウンアウト検知回路の範囲内で、様々な回路の変更が可能である。図示された特定の回路部品は、所望の機能を実現するための一つの実施形態に過ぎない。他の様々な回路も可能であり、それぞれ特定の環境に適している。例えば、検知回路のコンデンサは混合信号積分のためには極めて小さくなければならない。従って、実効的な電気容量を増加するために、単なるＲＣ時定数は付加的な電子機器によって置き換えられてよい。同様に、フリップ・フロップ２８３への非同期セット・インターフェースは、実際にはプロセッサ・バスからの同期セット・インターフェースでもよい。これらは、回路規模を縮小あるいは電力消費量を削減することによって本発明の概念を高める公知の回路技術である。
【００８５】
図６は、一実施形態によるブラウンアウト検知回路２３５の動作を示すフローチャートである。ＧＰＳ受信機１００の始動時に、６０２でナビゲーション・プロセッサ２１０はＲＴＣを読み取る。６０４では、このＲＴＣ時刻がＥＡＲＣ（エッジ整列比率カウンタ）に転写される。６０８では、検知回路２３５の出力２５９を読み取ることによって、ＲＴＣのステータスが確認される。ＲＴＣが「良好」の場合、ナビゲーション・プロセッサは６１０で転写されたＲＴＣを使用して取得を開始する。ＲＴＣが「不良」の場合、一つの手順は６１２でナビゲーション・プロセッサ２１０がコールド・スタートを開始する。６１４では、ナビゲーション・プロセッサ２１０が時刻および位置の解を生成する。６１６では、時刻の解を用いて、ナビゲーション・プロセッサ２１０がＲＴＣを設定する。６１８では、ナビゲーション・プロセッサ２１０が、ＲＴＣクロックが動いていることを検証する。ＲＴＣクロックが検証された場合、６２０でナビゲーション・プロセッサ２１０はステータス回路２３９に信号を送信することによって、ＲＴＣステータスを「良好」にセットする。ＲＴＣクロックが検証されなかった場合、６１８でナビゲーション・プロセッサ２１０はＲＴＣクロックが動いていることの検証を再試行する。
【００８６】
図６に示すブラウンアウト検知処理は、本明細書に記載された他の処理と共に実行される処理の一実施形態である。例えば、図７、図８、および図９は、図６の処理と共に実行されることを考慮した処理の一実施形態を示す。図７、図８、および図９を参照すると、フローチャート４００はＫ３２クロック信号を用いてＭ１１クロック信号を更新することを含む処理の一実施形態を示す。フローチャート４００の処理はさらに、推定されたＧＰＳ時刻がＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を取得するために十分正確か否かを特定することを含む。電力を落としている間にナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号と、入力されるＰＮ符号の間の時刻誤差が、入力される衛星信号の実際のＰＮ符号のタイミングの±０.５ｍｓ以内であれば、Ｋ３２クロック信号およびＭ１１クロック信号は更新される。フローチャート４００の処理はさらに、検知されたＧＰＳ衛星の情報を用いて、ＧＰＳ発振器２０４に関連するＭ１１クロック信号と、Ｋ３２発振器３０２と関連するＫ３２クロック信号を更新することを含む。更新後、ＧＰＳ受信機ユニット１００はスリープ・モード、すなわち電力を落とされているモードに戻る。
【００８７】
フローチャート４００は、さらにウェークアップ・アラーム論理２２２の一実施形態を示す。幾つかの別の実施形態では、記載された機能はフローチャート４００で示す順序とは異なる順序で行われてもよく、あるいは記載された機能は同時に行われてもよく、あるいは記載された機能の幾つかは削除されてもよく、あるいは付加的な機能が追加されてもよい。
【００８８】
アラーム・ユニット３２４によってウェークアップ命令が生成されると、処理はブロック４０２で開始する。あるいは、ユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００に位置の情報（「ナビゲーションの更新」）を提供するように要求したときに、処理が開始してもよい。
【００８９】
ブロック４０４では、電力を投入する理由がウェークアップ命令によるものかあるいはユーザーからの位置の要求によるものかを判断する。電源を投入する理由が、ＧＰＳ受信機ユニット１００が低電力時刻保持回路２００によって維持されているＫ３２に基づく時刻を更新するために、アラーム・ユニット３２４によって生成されたウェークアップ命令である場合、処理はブロック４０６に進む。しかしながら、電源を投入する理由が、ユーザーからの位置の要求に応じて、位置の情報を提供するためである場合、処理はブロック４２２に進んで、ＧＰＳ受信機ユニット１００はナビゲーションの更新を開始する。
【００９０】
ブロック４０６では、後述するＫ３２クロック信号の再較正に用いられる選択された構成部品に電力を投入する。ＧＰＳ受信機ユニット１００の他の構成部品は、電力を節約するためにブロック４０６では電力を投入されない。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００は少なくとも特定された位置の情報をユーザーに表示するディスプレイ（図示せず）を含んでよい。ＧＰＳ受信機ユニット１００が周期的なナビゲーションの更新を行っている場合、ユーザーは装置がナビゲーションの更新を行っていることを知ったり、あるいは位置の情報を知ったりすることに、興味を持たないであろう。従って、ディスプレイ（図示せず）はブロック４０６では電力を節約するために電力を投入されない。
【００９１】
ブロック４０８では、温度センサ３０８がＫ３２発振器３０２の温度を測定する。ブロック４１０では、ＧＰＳ受信機ユニット１００がスリープ・モードに入っていた期間中のＫ３２発振器３０２の平均温度が特定される。ブロック４１２では、低電力時刻保持回路２００によって維持されているＫ３２に基づく時刻がアクセスされる。ブロック４１４では、温度／周波数誤差表２２４の情報に基づいた時刻誤差に基づいて、上述の補正係数が、Ｋ３２に基づく時刻の特定に適用される。そしてブロック４１６では、この補正係数が、低電力時刻保持回路２００に維持されているＫ３２に基づく時刻を補正するために用いられる。
【００９２】
一実施形態では、ブロック４１８で次回のウェークアップ命令の時刻が特定される。それに従って、アラーム・レジスタ３２６においてウェークアップ時刻が更新される。あるいは、他の実施形態は周期的なウェークアップ命令の間に所定の時間間隔を用い、および／または他の構成部品から周期的なウェークアップ命令を提供する。
【００９３】
ブロック４２０では、選択された（ブロック４０６で）電力を投入された構成部品の電力を落とす。低電力時刻保持回路２００によって維持されているＫ３２に基づく時刻が更新されたので、これらの選択された構成部品は、電力資源を節約するために電力を落とされる。そして処理はブロック４０２に戻り、次のウェークアップ命令あるいはユーザーからの位置要求があるまで待機する。
【００９４】
ブロック４０４で位置の要求が受信されると、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、それがＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を正確に特定して、その位置をユーザーに表示するためであることを理解し、処理はブロック４２２に進む。すなわち、ユーザーはナビゲーションの更新を望んでいる。
【００９５】
従って、後述するＧＰＳ受信機ユニット１００の構成部品は、ブロック４２２で電力と投入される。Ｍ１１に基づく時刻の更新に関連する構成部品はブロック４２２で電力を投入される。例えば、無線２０２、ＧＰＳ発振器２０４、温度センサ２０６、ナビゲーション・プロセッサ２１０、整合フィルタ２１２、Ａ／Ｄ変換器２１４、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６、エッジ整列比率カウンタ２１８、および／またはメモリ２２０は、再び電力を投入される。
【００９６】
さらに、ＧＰＳ受信機ユニット１００はＭ１１に基づく時刻の更新とは関連しない付加的な構成部品を含んでもよく、それらの構成部品もブロック４２２で電力を投入される。例えば、ディスプレイ（図示せず）およびそれに関連する回路は、特定された位置の情報をユーザーに表示するために使用されるであろう。従って、ディスプレイに電力を投入する必要がある。対照的に、ブロック４０６では、（ブロック４０６〜４１６で）上述したように、Ｋ３２に基づく時刻の更新をしている間は位置の情報が表示されないので、ディスプレイに電力を投入する必要はない。一実施形態では、これらの付加的な構成部品は、ブロック４０６で上述した構成部品と同時に電源を投入される。
【００９７】
他の１つの実施形態では、ナビゲーションの更新が完了するまで、これらの付加的な構成部品への電力の投入を遅らせる。従って、ブロック４２２は２つの別々のブロックとして表され、付加的な構成部品への電力の投入は、フローチャート４００の後の方に挿入される新たなブロックとして表される。ＧＰＳ受信機ユニット１００が更新された位置を特定した後に、これらの付加的な選択された構成部品は、ユーザーに更新された位置を表示するように、電力を投入される。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、少なくとも特定された位置の情報をユーザーに表示するディスプレイ（図示せず）とそれに関連する回路とを含んでよい。位置の更新が要求された場合にのみこれらの付加的な選択された構成部品に再び電力を投入することを遅らせる、このような別の実施形態は、電力を節約する点で特に有利である。すなわち、選択された付加的な構成部品が、クロックの再較正とそれに関連するナビゲーションの更新のために必要とされなければ、ウェークアップ命令が受信された場合でもそれらの選択された構成部品をスリープ・モードに維持することにより、さらに電力が節約される。
【００９８】
ブロック４２４では、温度センサ３０８がＫ３２発振器３０２の温度を測定し、ブロック４０８〜４１６で説明された上述の処理を用いて温度／周波数誤差表２２４から特定される補正係数を用いて時刻を補正することによって、低電力時刻保持回路２００によって維持されているＫ３２に基づく時刻を補正する。すなわち、スリープ・モードの間に起こった如何なる温度／周波数のズレに対しても、Ｋ３２に基づく時刻が補正される。
【００９９】
ブロック４２６では、更新されたＫ３２に基づく時刻は、エッジ整列比率カウンタ２１６によって、Ｍ１１に基づく時刻に転写される。従って、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、その構成部品に電力を投入し、低電力時刻保持回路２００からの補正されたＫ３２に基づく時刻を用いて、ＧＰＳ発振器２０４によって提供されるＭ１１クロック信号からのＧＰＳ時刻を正確に更新する。しかしながら、一実施形態では、Ｍ１１クロック信号における誤差は、ＧＰＳ発振器２０４の温度変化が原因で起こっているかもしれない。従って、ブロック４２８では、温度センサ２０６がＧＰＳ発振器２０４の温度を測定する。ブロック４３０では、ＧＰＳ発振器２０４の現在の温度が特定される。ブロック４３２では、Ｍ１１の周波数誤差が温度／周波数表から特定される。
【０１００】
ブロック４３６では、更新されたＴ２０エポックを用いて、可視であるＧＰＳ衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８の、位置とドップラーを推定する。ブロック４３８では、可視である衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８の推定される位置に基づいて、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、整合フィルタ２１２あるいはＧＰＳ信号プロセッサ２０８を用いて、可視である衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８についての、ＰＮ符号位相（モジュロ１ｍｓ）を測定する。そして、ブロック４４０では、推定されたＴ２０エポックを用いて、衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８のそれぞれについての、予想される現在の完全なＰＮ符号位相が、週における時刻（ＴＯＷ）として計算される。すなわち、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、ＧＰＳ発振器２０４からの更新されたＭ１１クロック信号を用いて、モジュロ１ｍｓのＰＮ符号位相を正確に推定し、予想される完全なＰＮ符号位相を週における時刻として計算する。
【０１０１】
ブロック４４２では、測定されたＰＮ符号位相（モジュロ１ｍｓ）に一致するように、完全な符号位相が補正される。ブロック４４４では、推定された補正後の完全なＰＮ符号位相に基づいて、ナビゲーション解が計算される。次に、ブロック４４６では、計算されたナビゲーション解が、時間の単位で、前回のナビゲーション解と比較される。
【０１０２】
ブロック４４８では、ＧＰＳ受信機ユニット１００の計算された位置が、前回のナビゲーション解の時刻から±０.５ｍｓ未満（１ＰＮ符号未満）だけ変化しているか否かが特定される。特定された変化が±０.５ｍｓを超える場合（ＮＯの場合）、処理はブロック４５０へ進み、ＧＰＳ受信機ユニット１００がＧＰＳ衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８のそれぞれから完全な６秒間のサブ・フレームを収集して、ＧＰＳ時刻を確立する。ブロック４５２では、ＧＰＳ受信機ユニット１００が従来の方法を用いてナビゲーション解を更新し、それによりＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を正確に特定する。
【０１０３】
しかし、ブロック４４８で位置の変化が０.５ｍｓ以下と特定された場合（ＹＥＳの場合）、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、低電力時刻保持回路２００でＧＰＳ時刻を正確に維持している。従って、処理はブロック４５４へ進み、補正されたＴ２０時刻を用いて、上述した手法によってエッジ整列比率カウンタ２１８を用いて低電力時刻保持回路２００のＭ１１時刻を更新する。従って、次回の電力を落とす期間に備えて、Ｋ３２クロック信号は正確に特定されたＧＰＳ Ｔ２０時刻と関連付けられる。
【０１０４】
一実施形態では、温度／周波数誤差表２２４に含まれるデータは、上記のように収集された温度および周波数の情報を用いて更新される。すなわち、この実施形態では、取得した温度および周波数のデータを用いて温度／周波数誤差表２２４のデータを継続的に更新し、それにより、温度／周波数誤差表２２４から特定されるそれ以降の補正係数の正確さが改善される。
【０１０５】
ブロック４５８では、ＧＰＳ受信機ユニット１００がそのままオンであり続けるか否かを特定する。ＧＰＳ受信機ユニット１００がオンであり続ける場合（ＹＥＳの場合）、処理はブロック４６０へ進み、ＧＰＳ受信機ユニット１００は他の機能を実現する。上記のような他の機能は、電力を落としている期間の間も時刻を正確に維持することに必ずしも関連性があるとは言えないので、本明細書では詳しく記載していない。これらの他の機能が実現された後、処理はブロック４１８へ戻り、次回のウェークアップ命令が特定される。
【０１０６】
ブロック４５８で、ＧＰＳ受信機ユニットがオンであり続ける理由はないと特定された場合（ＮＯの場合）、処理は直接ブロック４１８へ戻る。すなわち、処理はブロック４１８へ進み、ＧＰＳ受信機ユニット１００は電力を落とされ、低電力時刻保持回路２００が正確にＧＰＳ時刻を維持しながら、電力を節約する。
【０１０７】
ＧＰＳ受信機ユニット１００の上述の実施形態は、ＧＰＳ発信機２０４の電力が落とされている期間の間も正確にＧＰＳ時刻が維持されるように、Ｋ３２発振器３０２から生成されるＫ３２クロック信号と、ＧＰＳ発信機２０４から生成されるＭ１１クロック信号とを更新するものとして基本的に説明される。他の実施形態は、ＧＰＳ衛星からの位置の特定に関連する他の様々なクロック信号を更新する。さらに、ＧＰＳ発振器２０４は、実質的に１１ＭＨｚに等しい発振周波数を備える信号を提供するものとして説明される。同様に、Ｋ３２発振器３０２は、実質的に３２ＫＨｚに等しい発振周波数を備える信号を生成するものとして説明される。ＧＰＳ受信機ユニットの他の実施形態は、ＧＰＳ発振器２０４およびＫ３２発振器３０２の発振周波数とは異なる発振周波数を備える、ＧＰＳ発振器および／または低電力時刻保持回路内に配置されている発振器を用いて実施してもよい。さらに、低電力時刻保持回路は、構成部品の電力が落とされている期間の間にＧＰＳ時刻の精度を維持するために用いられる、実質的に３２ｋＨｚのクロック信号を提供するものとして説明される。他の実施形態では、低電力時刻保持回路２００から提供されるクロック信号は、ＧＰＳ受信機ユニット内に配置されている他の構成部品にクロック信号を提供するために使用される。しかし、そのような構成部品の詳細については、本発明の動作および機能を理解するために必要な範囲以上には記載されていない。
【０１０８】
別の実施形態では、温度センサ２０６および３０８は、ＧＰＳ発振器２０４およびＫ３２発振器３０２の動作温度が検知されるように適切に配置された、単一の温度センサに置き換えられ、あるいは組み込まれる。このような温度センサはさらに、ナビゲーション・プロセッサ２１０に直接的に信号を提供するように構成されていてもよい。この実施形態は、構成部品の点数を削減し、それに伴ってコスト、サイズ、および電力消費を削減できるであろう。
【０１０９】
図３および図４の図示の都合で、および本発明の動作と機能の説明の都合で、感知された温度を処理すること、Ｋ３２発振器３０２、およびＧＰＳ発振器２０４からの信号における合計の周波数誤差を計算することは、ナビゲーション・プロセッサ２１０による論理の実行によって実現され、そのような論理はウェークアップ・アラーム論理２２２の一部として含まれると記載かつ図示した。その代わりに、この処理は異なるプロセッサによって実現されてもよい。さらに、感知された温度を処理する論理、およびＫ３２発振器３０２からの信号における合計の周波数誤差を計算する論理は、メモリ２２０あるいは他の適切なメモリの内部に含まれる専用論理モジュール（図示せず）に含まれてよい。加えて、ＬＰクロックの温度／周波数誤差表３２２および／またはＧＰＳクロックの温度／周波数誤差表２２４は、簡単のためにメモリ２２０に含まれると図示した。感知温度表５０８は、別の位置および／または適切な別の記憶媒体の内部に含まれてよい。このような別の実施形態は、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【０１１０】
本発明の様々な実施形態を記載したが、当業者が利用できる様々な変更も、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
（図面の簡単な説明）
図面内の構成要素は必ずしも実物大ではなく、その代わりに本発明の原理を図解すべく強調がなされている。
【図１】全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機の動作における典型的な環境を示すブロック図である。
【図２】ＧＰＳ受信機の実施形態を示すブロック図である。
【図３】ＧＰＳ受信機の他の１つの実施形態を示すブロック図である。
【図４】ＧＰＳ受信機の他の１つの実施形態を示すブロック図である。
【図５】ブラウンアウト検知回路の実施形態を示すブロック図である。
【図６】一実施形態におけるブラウンアウト検知処理を説明するフローチャートである。
【図７】ＲＴＣクロック信号を用いてＧＰＳクロック信号を更新することと、推定されたＧＰＳ時刻がＧＰＳ受信機の位置を取得できるほど十分に正確であるか否かを特定することを含む処理の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】ＲＴＣクロック信号を用いてＧＰＳクロック信号を更新することと、推定されたＧＰＳ時刻がＧＰＳ受信機の位置を取得できるほど十分に正確であるか否かを特定することを含む処理の一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】ＲＴＣクロック信号を用いてＧＰＳクロック信号を更新することと、推定されたＧＰＳ時刻がＧＰＳ受信機の位置を取得できるほど十分に正確であるか否かを特定することを含む処理の一実施形態を示すフローチャートである。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００１年１０月３０日に出願された同時係属のアメリカ合衆国特許出願第１０／０２１，１１９号「低電力動作の間にＧＰＳ信号を取得するために較正されたリアル・タイム・クロック（"Calibrated Real Time Clock for Acquisition of GPS Signals During Low Power Operation"）」の一部継続出願である。
【０００２】
（技術分野）
本発明は概して全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機に関する。詳しくは、本発明は電力のブラウンアウトが原因でリアル・タイム・クロックが不正確となった場合の正確な検知に関する。
【背景技術】
【０００３】
全地球測位システム（「ＧＰＳ」）とは、２４機の地球周回軌道衛星の一群のことである。各ＧＰＳ衛星は、地表から高度約１１，０００マイルの正確な軌道を周回する。ＧＰＳ受信機は、正確な位置を特定するため少なくとも３つの衛星にロックオンする。各衛星は、固有の擬似雑音（ＰＮ）符号を用いて変調された信号を送信する。各ＰＮ符号は、１.０２３メガヘルツ（ＭＨｚ）のチップ・レートで１ｍｓ毎に繰り返される１０２３個のチップの系列である。各衛星は同一の周波数で送信する。民生用途における周波数はＬ１として知られ、１５７５.４２ＭＨｚである。ＧＰＳ受信機は、その受信機から見える衛星群の送信信号が混合した信号を受信する。受信機は、受信した信号と特定の衛星に対するＰＮ符号をシフトしたものの相関を計算することにより、その衛星からの送信信号を検知する。特定のシフトとＰＮ符号について得られた相関のレベルが、ピークを持つほどに十分に高い場合、受信機はその特定のＰＮ符号に対応する衛星の送信信号を検知する。そして、受信機はシフトされたＰＮ符号を用いて、その衛星についてそれ以降の送信信号との同期化を実現する。
【０００４】
ＧＰＳは独自の時刻保持システムを採用する。ＧＰＳ時刻は、１９８０年１月６日からの秒と週に関して保持されている。１週は６０４,８００秒である。従って、ＧＰＳ時刻は、週における時刻（ＴＯＷ）と週番号で表現される。ＴＯＷの範囲は０から６０４,８００であり、これは１週間における秒数に対応している。週数は１９８０年１月６日を０週目として数え始められ、現在では１０００週を越えている。ＴＯＷは分数部分を持つこともあり、発振器が１／３２,７６８秒（発振器周波数３２ＫＨｚ）の分解能を提供する場合や、ＧＰＳ時刻が特定のクロック・エポックに関するレンジ測定から計算される場合は特にそうである。ＧＰＳ時刻はおよそ数十ナノ秒のオーダーの正確さを備えている。ＧＰＳ時刻はＧＰＳシステムの根幹である。
【０００５】
ＧＰＳ受信機ユニットの位置の最初の特定では、「コールド・スタート」処理が起動される。コールド・スタートでは、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星軌道に対するエフェメリス・データ、ＧＰＳ位置、あるいはＧＰＳ時刻の知見が無い状態で取得処理を開始する。従って、ＧＰＳ受信機ユニットは、可能性のある周波数の広い範囲にわたって全ての衛星を検索する。ある場合には、ＧＰＳ衛星に対するアルマナック・データも不明である。最終的に、何秒かの後に、少なくとも４つの衛星信号が取得される。衛星のＰＮ符号化信号が各衛星を識別し、各衛星はエフェメリス・データを送信する。エフェメリス・データは、正確な軌道情報を含み、例えばＧＰＳ時刻の関数として表されるその衛星の軌道位置などを含む。
【０００６】
取得に先立って何らかの情報が分かっていれば、ナビゲーションのために十分な情報をＧＰＳ衛星から取得するのに必要な時間は、通常は削減することができる。例えば、アルマナック・データ、近似的なＧＰＳ時刻、および近似的な受信機位置によって、近似的な衛星位置およびドップラー偏移が計算できるのであれば、「ウォーム・スタート」処理を使用してもよい。近似的な衛星位置およびドップラー偏移を計算することができ、かつエフェメリス・データを収集する時間を排除することができるように、エフェメリス、近似的なＧＰＳ時刻、および近似的な受信機位置が既知であれば、「ホット・スタート」処理を使用してもよい。しかしながら、ナビゲーション解を計算するために十分な精度で時刻を定めるためには、少なくとも１つの衛星からの完全な６秒間のデータのサブ・フレームが要求される。
【０００７】
ＧＰＳ受信機ユニットは、各衛星からの送信信号における符号位相を特定することにより、各衛星からその受信機ユニットまでの距離を測定する。符号位相（ＣＰ）とは、衛星送信信号が衛星から受信機までの略１１，０００マイルの距離を進行する際の遅延のことであり、チップあるいはチップの何分の１の単位で表わされる。各衛星において、各ＰＮチップの送信時刻は数ナノ秒まで制御される。その結果、正確なＧＰＳ時刻を知ることによって、ＧＰＳ受信機ユニットは任意の時刻において衛星波形のどのチップが送信されているのかを、正確に知ることができる。任意のチップの受信機への到着が、例えばＴ２０エポックなどのローカル・タイミング・エポックに関して測定されると、そのチップの衛星からＧＰＳ受信機ユニットまでの伝播時間は、そのＴ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻と同じ精度で測定することができる。同一のＴ２０エポックに関して４つのそれぞれの衛星からの伝播時間が測定されると、その基準としたＴ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻の値の誤差とともに、ＧＰＳ受信機ユニットは３次元空間における受信機の位置を計算することができる。
【０００８】
ＧＰＳ受信機ユニットは、時間遅延と衛星からの送信信号の速度とを乗算することで、その衛星までの距離を正確に特定することができる。ＧＰＳ受信機ユニットはまた、各衛星の正確な軌道も認識している。衛星の位置の更新は、各衛星から受信機へ送信される。これは低周波数（５０Ｈｚ）のデータ信号を、衛星からのＰＮ符号送信に変調することで達成される。このデータ信号は、その衛星の時間に依存した位置情報と、その衛星に搭載されたクロックの時刻誤差を、エフェメリス・データのサブ・フレーム内に符号化する。各衛星の送信の正確な時刻は、各６秒間のデータ・サブ・フレームにおいて、次に続くサブ・フレームの開始時点における基準となるチップに関連して与えられる。
【０００９】
理論上、受信機は衛星からの推定距離を用いて、受信機が位置しなければならないその衛星周りの球面を特定する。その球面の半径は、受信機が符号位相から測定した衛星までの距離に等しい。受信機は少なくとも３機の衛星に対して、この処理を実行する。受信機は、特定された少なくとも３つの球面の交点から、その正確な位置を計算する。受信機がその位置の高度を認識していれば、３つの衛星からの測定だけで十分である。高度が認識されていない場合は、緯度、経度およびローカル・クロックの測定エポックにおける誤差（例えば、Ｔ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻）とともに、高度についても計算できるように、４つの衛星からの測定が要求される。
【００１０】
各衛星からの信号の検知は、例えば、ただしこれに限定されないが、１９９９年３月３０日に出願されたアメリカ合衆国特許出願第０９／２８１，５６６号「コヒーレント積分を用いた信号検知器（"Signal Detector Employing Coherent Integration"）」において開示されたＧＰＳ信号検知器によって実現することができる。その出願は参照することによって本明細書に組み込まれる。そこに開示された信号検知器は、例えば整合フィルタといった相関機構と、コヒーレント積分手法を用いて、適切な衛星信号を検知することができる。
【００１１】
一度衛星信号が検知されると、ＧＰＳ受信機ユニットの正確な位置を特定するために、衛星から受信したＰＮ符号信号上に変調されている低周波数の５０Ｈｚデータが復号される。従来の位置特定処理は、完了するまでに数秒間を必要とする。通常これらの従来の手法は継続的に実行され、従って貴重なプロセッサ資源を消費してしまう。これは、例えば携帯型のＧＰＳ受信機ユニットのように、電力資源が極めて制限されたＧＰＳ受信機ユニットの場合において特に不利である。携帯型のＧＰＳ受信機ユニットは、ユーザーがＧＰＳ受信機ユニットに位置情報を問い合わせていない期間において、選択された構成部品を停止する、すなわち電力を落とすことができるように設計されてもよい。ユーザー（あるいは自動処理）がＧＰＳ受信機ユニットに問い合わせるときに、ＧＰＳ受信機は電力を落としていた構成部品を再起動して、現在の位置を特定するために衛星データを再取得する。ユーザーの位置が大きく変わっていなかった場合、および／または停止時間が十分に短かった場合、以前の衛星信号を再取得して、符号位相データとの相関をほとんど即座に（ホット、ウォーム、またはコールド・スタート手順に関しては、数秒から数分必要である）得ることができるかも知れない。ほとんど即座に符号位相データとの相関を得ることによって、数秒間が節約され、従って携帯型のＧＰＳ受信機ユニットにおいて利用可能な限られた電力の相当な部分を節約することができる。
【００１２】
しかしながら、符号位相データの相関をほとんど即座に得て衛星信号を再取得するためには、受信機がオフになっている間も正確に時刻を保持することが必要とされる。特に、再取得の際に受信機が受信するであろうＧＰＳ信号構造の全体の範囲内のＰＮ符号周期を見失うことが無いように、ＧＰＳ発振器およびタイミング・システムは、ＧＰＳ受信機ユニットにおける様々なクロック信号の精度を±０.５ｍｓ以内に維持しなければならない。この０.５ｍｓの基準は、１ｍｓの符号周期の半分に相当する。さらに、ＧＰＳ受信機ユニットの移動によって、ＰＮ符号信号のタイミングに関連するかも知れない誤差が発生する。クロック信号にＧＰＳ受信機ユニットの移動により生じる誤差を加えた精度を、入力されるＰＮ符号信号の±０.５ｍｓ内に維持することができれば、ホット、ウォーム、あるいはコールド・スタート手順を用いて位置を特定する際の時間と電力を浪費する処理を回避することが可能となる。なぜなら、ＧＰＳ受信機ユニットの整合フィルタが、以前に取得された４つの衛星のＰＮ符号信号に即座にロックオンし、信号構造のどのＰＮ符号周期が取得されていたかを認識することができるからである。精度を維持できない場合は、受信機の選択された構成部品あるいは受信機全体が電源を落とされているときに保存されている従来の情報（例えば、アルマナック、エフェメリス、ＧＰＳ時刻、および受信機位置）に依存して、ホット、ウォーム、またはコールド・スタート手順が用いられなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
通常、従来のリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）回路は、他のＧＰＳ回路がオフとなっている状態で、おおよそのＧＰＳ時刻を維持するために使用されてよい。通常のＲＴＣ回路は、長期間にわたって数秒の精度を維持するであろう。このような精度はホットおよびウォーム・スタートには十分である。しかしながら、従来のリアル・タイム・クロックの精度は、通常の低価格で低電力なＲＴＣ回路の不安定性と温度特性が原因で、±０.５ｍｓより劣るレベルまで急速に劣化する。従って、非常に短い期間の後であっても、ホット・スタートが必要とされる。
【００１４】
従来のＧＰＳ発振器およびタイミング・システムでは、ナビゲーションを更新している間に発振器の電力が落とされると、ＧＰＳ受信機ユニットの様々なクロック信号の精度を±０.５ｍｓ（１ｍｓ符号周期の半分）内に維持することはできない。しかしながら、ＧＰＳ発振器とそれに関連するタイミング・システムはかなりの電力を消費するため、携帯型のＧＰＳ受信機ユニットにおいて、これらの構成部品の電力を落として電力資源を節約することが強く望まれている。
【００１５】
ある状況下では、ローカル電源の部分的あるいは完全な喪失が原因で、リアル・タイム・クロックが全体的に停止してしまうかもしれない。ＲＴＣが全く動作しない場合、起動時に衛星を取得するためにコールド・スタート処理が使用されるべきことは明らかである。他の状況下では、ＲＴＣが起動時に通常通り動作しているようであっても、部分的な電力喪失、あるいはブラウンアウトが原因となってＲＴＣがサイクルを失ったことで、不正確となっているかも知れない。例えば、ＲＴＣに電力を供給するバッテリーは、その寿命の末期が近づいていたり、その動作範囲を超えた温度に曝されたりすることによって、不十分な電力レベルしか供給できないかもしれない。これは、高速取得をサポートするために、ＲＴＣからの時刻がＧＰＳクロック・スキームへ転写される場合に、特に問題となる。不正確なＲＴＣ時刻を信頼すると、結果として距離測定が不正確となる。ナビゲーションを解く上で不正確な距離測定を使用すると、結果として位置計算が不正確となる。
【００１６】
従来の１つのＲＴＣ不具合検知器は、ＲＴＣの予備電力が適用されるときに、ステータス・フリップ・フロップを正しくセットする回路を含む。通常、この予備電力は小さなバッテリーである。従って、その予備バッテリーが交換された場合に、その回路は正確に検知をする。これはどちらかといえば不用な特徴である。ユーザーはそのバッテリーが交換されていることを認識している。バッテリーが交換された後に、セットアップ・ルーチンが起動され、時刻を設定するであろう。
【００１７】
本質的に電圧レベルを看視するＲＴＣ不具合検知の従来技術の方法は、バッテリーが寿命の末期に近い場合、あるいはバッテリーが広範囲の温度に曝されている場合においては、特に不十分である。例えば、ＧＰＳ受信機は寒い環境において車の中に置かれるかも知れない。この状況では、バッテリーの電圧および電流の供給能力が低下し、ＲＴＣ発振器が停止してしまうかもしれない。そして、ユーザーは受信機を手に取り、受信機をジャケットの内ポケットに入れて、ハイキングに出かけるかも知れない。バッテリーがその能力を回復するのに十分なほど受信機が暖められ、発振器が再始動する。ユーザーが受信機を使用しようと試みると、受信機はいつも通りの点検を行う。時刻が進んでいるので、ＲＴＣは作動しているように見える。バッテリーに支持されたＲＡＭ（battery backed RAM；通常はＲＴＣと同じバッテリー上にある）は、ＲＴＣ発振器が動作するために必要な電圧よりも極めて低い電圧でコンテンツを保有するので、良いチェックサムを備えている。電圧がリセットしきい値以下にまで落ちず、ＲＴＣ発振器が動作に必要とする電圧よりも低い電圧でロジックは有効な状態を維持できるため、ＲＴＣ発振器不具合ＦＦは「良好」のステータスを示す。従って、受信機はＲＴＣ値が正常であると仮定してそれを使用しようと試みるが、実際にはその時刻には誤差があるために、間違った解を生成する。受信機は解を生成するのにより長い時間を掛け、さらにひどい場合には、間違った解を生成し続ける。
【００１８】
理論上、ステータス・フリップ・フロップの不具合検知の電圧しきい値が正確に設定されれば、不具合が検知される。しかし、これは幾つもの理由から困難である。バッテリー寿命を最大限に引き延ばせるように、しきい値はできる限り低く設定するのが好ましい。従って、しきい値は正確でなければならず、さらに発振のための発振器の様々な要求に応じるものでなければならない。上述の様々な条件は、製造プロセスにおける変動などを超えて、特定のクリスタル、温度および回路のパラメータの変動に対する関数であるだろう。従って、しきい値には幾らかの余裕が必要とされるが、それにより有効なバッテリー寿命が縮まる。余裕があったとしても、統計的には何らかの不具合が起こりうる。
【００１９】
選択された構成部品が使用されていない場合にそれらの電力を落とすことによって、電力資源を節約するように実施することが可能であり、継続的に動作するリアル・タイム・クロックを用いて起動時に素早く衛星を取得することが可能な、ＧＰＳナビゲーションにおける方法および装置が望まれる。バッテリー寿命を縮めずに発振器の不具合を確実に検知するＲＴＣクロックの不具合検知回路を備えることがさらに望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
（開示の要旨）
低電力リアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）は全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機ユニットにおいて継続的に動作する。ＧＰＳ受信機ユニットの電力は、ＧＰＳ受信機ユニットの位置を計算するために使用される衛星情報をＧＰＳ受信機ユニットが積極的に取得していない期間中、選択された構成部品を停止することにより節約される。低電力時刻保持回路内に配置されているＫ３２（通常は公称３２,７６８Ｈｚ）発振器は、選択された構成部品が停止している場合に、ＧＰＳ時刻を正確に保つ。Ｋ３２発振器はＲＴＣまたは低電力クロックを生成する。低電力クロックおよびＲＴＣという用語は、本書では同義的に使用する。
【００２１】
上記のＲＴＣが、起動時に使用できるほど正確か否かを特定するための方法および装置が開示される。一実施形態では、例えばブラウンアウトの間などに起こるＲＴＣクロック・サイクルの実際の喪失が検知される。一実施形態では、ＲＴＣクロック発振器の出力は、半波整流され、計算された抵抗容量（ＲＣ）時定数を持つＲＣ回路の入力となる。そのＲＣ回路の出力は、電圧比較器への一方の入力となる。電圧比較器の他方の入力には、基準電圧が入力される。ＲＴＣ発振器が所定の数のサイクルを失うと、電圧比較器のＲＣ回路の出力電圧が低下し、その比較器はクロック・サイクルの喪失を検知する。そのクロック・サイクルの喪失は、電圧比較器の出力に反映される。
【実施例】
【００２２】
（詳細な説明）
図１は全地球測位システム（「ＧＰＳ］）受信機が動作する環境の例を示す。図１はＧＰＳ受信機ユニット１００とＧＰＳ衛星１０２、１０４、１０６、および１０８を示す。衛星１０２、１０４、１０６、および１０８のそれぞれは、ＧＰＳ受信機ユニット１００に送信している。衛星１０２は視線（ＬＯＳ）１１０に沿って、ν+ａの速度でＧＰＳ受信機１００に向かっている。衛星１０４は視線（ＬＯＳ）１１２に沿って、ν-ｂの速度でＧＰＳ受信機１００から離れていき、衛星１０６は視線（ＬＯＳ）１１４に沿って、ν-ｃの速度でＧＰＳ受信機１００から離れていく。従って、搬送波波長がλだと仮定すると、衛星１０２からの送信信号は、ν+ａ ／λの正のドップラー偏移を経験する。衛星１０４からの送信信号は、ν-ｂ ／λの負のドップラー偏移を経験する。衛星１０６からの送信信号は、ν-ｃ ／λの負のドップラー偏移を経験する。
【００２３】
衛星１０８も同様に、ＬＯＳ１１６に沿って、ν-ｄ の速度でＧＰＳ受信機ユニット１００から離れていく。第４の衛星１０８によって供給される情報は、受信機の高度値における誤差が予め分からない場合に、それを特定するための幾つかの用途に使用されてよい。緯度、経度、高度、および時刻の誤差を解くことができる測定値を提供するためには、４つの衛星は適切な配置になければならない。衛星の配置が不適切な場合には、４つの未知数を解くために、最小限度である４つ以上の可視衛星からの距離測定が必要となるかも知れない。
【００２４】
図２は一実施形態に係るＧＰＳ受信機ユニット１００のブロック図を示す。ＧＰＳ受信機１００は、図２ではＲＦチップ１０３内に配置されている無線周波数（ＲＦ）機能を含む。ＧＰＳ受信機ユニット１００は、図２ではベースバンド・チップ１０５内に配置されているベースバンド機能をさらに含む。様々な機能を実行する様々な構成部品を特定の配置で記載するが、開示される本発明ではこれ以外の配置についても考慮することができる。例えば、ベースバンド・チップ１０５は図示するように、ナビゲーション・プロセッサ２１０およびメモリ・デバイス２２０を含んでよい。他の実施形態では、ナビゲーション・プロセッサおよびメモリ・デバイスは、ベースバンド・チップ１０５内に配置されず、例えば周辺機器インターフェースを介してベースバンド・チップ１０５と通信していてもよい。さらに他の実施形態では、図示する全ての構成部品と機能が、単一のチップ内に配置されている。
【００２５】
ＲＦチップ１０３は、ＧＰＳ時刻を保持するために使用される高精度発振器であるＧＰＳ発振器２０４を含む。下記は、一実施形態によるＧＰＳ受信機ユニット１００の一般的な機能の概説である。概説で言及された構成部品は後に説明され図示されるだろう。ＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を計算するために使用される衛星情報をＧＰＳ受信機ユニット１００が積極的に取得していない期間中、ＧＰＳ発振器２０４を含む選択された構成部品を停止することによって、ＧＰＳ受信機ユニット１００の電力は節約される。低電力時刻保持回路内に配置されているＫ３２（通常は公称３２,７６８Ｈｚ）発振器は、選択された構成部品が停止している場合に、ＧＰＳ時刻を正確に維持する。
【００２６】
ＧＰＳ発振器２０４は、複数の衛星から検知される信号に基づいてＧＰＳ時刻を正確に特定するために使用される、Ｍ１１クロック信号と呼ばれるクロック信号を生成する。エッジ整列比率カウンタは、フリーランニング・カウンタとともに、Ｋ３２およびＭ１１クロック信号を絶え間なく監視し、Ｋ３２クロック信号のエッジと、Ｍ１１クロック信号のエッジが所定の微小な許容範囲内で整列した場合に、Ｋ３２およびＭ１１カウンタ値をラッチする。Ｔ２０エポックを生成するＧＰＳタイミング生成器はＭ１１クロックに駆動されるので、フリーランニングのＭ１１カウンタもＴ２０エポックでラッチすることができ、そのカウンタとＴ２０エポックとの関係を成立させることができる。従って、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、Ｋ３２クロック信号およびＧＰＳ Ｍ１１クロック信号のタイミングとレートをＴ２０タイミング・エポックのタイミングとレートと相関させることができる。Ｔ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻の十分に正確な推定値が計算されて、取得した衛星ＰＮ符号信号の信号構造におけるＰＮ符号周期の特定を可能とするために、相関するＫ３２クロック信号、ＧＰＳ Ｍ１１クロック信号、およびＴ２０エポックのタイミングとレートがナビゲーション・プロセッサ２１０に提供される。
【００２７】
ＧＰＳ受信機ユニットの動作中、ローカルＧＰＳ発振器およびＫ３２発振器の周波数は、両方の発振器に対して温度／周波数が定義されるように、様々な動作温度において検知される。双方の温度／周波数の表についてのデータはメモリに保存される。
【００２８】
そして、ＧＰＳ発振器を含むＧＰＳ受信機ユニット内に配置されている選択された構成部品は、電力を節約するために停止させられる（非アクティブにされる）。低電力時刻保持回路はオンのまま保たれる。所定の期間後、アラーム・ユニットによって生成されるウェークアップ命令に応じて、システムは周期的に電源が入れられる。低電力時刻保持回路からのＫ３２クロック信号は、Ｋ３２発振器の実際の動作温度とＫ３２クロックの温度／周波数の表からのデータとに基づいて、再較正される。従って、Ｋ３２クロック・レートが周期的に更新されて、ＧＰＳ時刻はより正確に追跡される。
【００２９】
ある特定の時点で、特定のシステム・アプリケーションの要求に応じてナビゲーションの更新が実行される。周期的に再較正されたＫ３２クロック信号およびＧＰＳクロックの温度／周波数の表からのデータは、Ｍ１１クロック信号のレートとＧＰＳ時刻を設定するために使用される。そして、受信された衛星信号から真のＧＰＳ時刻を迅速に特定できるように、ＧＰＳ衛星の位置が推定される。一度検知された衛星信号から正確なＧＰＳ時刻が特定されると、上述したように、Ｍ１１およびＫ３２信号は互いにラッチされ、Ｔ２０エポックにおける真のＧＰＳ時刻と相関して、温度較正表をさらに改善して更新する。その後、電力を節約するために、選択された構成部品は再び停止する。
【００３０】
上述の処理は、ＧＰＳ時刻が低電力時刻保持回路によって正確に維持されるように、必要に応じて繰り返される。より正確な時刻保持に基づいてＧＰＳ衛星位置および距離が高精度で推定されるため、ＧＰＳ受信機ユニットのユーザーが位置情報を要求する際に、ＧＰＳ受信機ユニットはＧＰＳ衛星からの位置をより迅速に特定する。すなわち、従来の処理を用いる場合の、ＧＰＳ衛星までの距離を推定するためにＧＰＳ時刻を十分正確に設定するための、サブフレーム・データを検知して、サブフレーム・タイミングを特定するという、電力と時間を浪費する処理を回避することができる。
【００３１】
図２を再び参照すると、ＲＦチップ１０３およびベースバンド・チップ１０５はシステム・インターフェース１０９を介して通信する。一実施形態では、システム・インターフェース１０９はシリアル周辺機器インターフェース（ＳＰＩ）であるが、他の実施形態では、システム・インターフェース１０９は任意の適切なメッセージ・スキームでよい。ＲＦチップ１０３は、アンテナ１０７を介して視界にある衛星からの信号を受信する。衛星信号はサンプリングされ、ＳＩＧＮ／ＭＡＧ線上のシリアル・ストリームとしてナビゲーション・プロセッサに送信される。ベースバンド・チップ１０５とその構成部品は、ＧＰＳ発振器の水晶から生成され、通常はＦ０の倍数の周波数を持つＡＣＱＣＬＫ信号で動作する。図示のように、他の様々な信号も、システム・インターフェース１０９を介してやり取りされる。電源投入（ＰＷＲＵＰ）信号は、取得およびナビゲーションに先立って、ＲＦチップ１０３の電力を落とされている構成部品に電源を投入するために、ＲＦチップ１０３に送信される。ＳＰＩ＿ＣＬＫ信号は、同期化を目的として、ベースバンド・チップ１０５からＲＦチップ１０３に送信される。データ線ＳＰＩ＿ＤＩおよびＳＰＩ＿ＤＯは、データを送受信する。チップ・イネーブル信号（ＲＦＲＳＴ）はＲＦＲＳＴ線でＲＦチップ１０３に送信され、リセット信号（ＳＲＥＳＥＴ＿Ｎ）はＲＦＲＳＴ線でベースバンド・チップ１０５に送信される。他の実施形態では、ＲＦチップ１０３とベースバンド・チップ１０５の間で情報をやり取りするために、様々なプロトコルが使用される。
【００３２】
図３は、低電力時刻保持回路２００を含むＧＰＳ受信機ユニットの選択された構成部品を示すブロック図である。ＧＰＳ受信機ユニット１００は少なくとも無線２０２、ローカルＧＰＳ発振器２０４、温度センサ２０６、複数のＧＰＳ信号プロセッサ・チャネル２０８（１〜Ｎ）、ナビゲーション・プロセッサ２１０、整合フィルタ２１２、Ａ／Ｄ変換器２１４、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６、エッジ整列比率カウンタ２１８、メモリ２２０、および低電力時刻保持回路２００を含む。メモリ２２０はさらにウェークアップ・アラーム論理２２２と、ＧＰＳクロックおよび低電力時刻保持（ＬＰＴＫ）回路の温度／周波数誤差表２２４の割り当てられた部分とを含む。図３は、基本的に本発明の動作および機能に関連する構成部品だけを図示する。図示されていない他の部品もＧＰＳ受信機ユニット１００には含まれている。これらの部品は、その動作および機能に関して開示する必要がないので図示していない。
【００３３】
無線２０２は複数の衛星からの複数のＧＰＳ信号を検知する。複数の衛星は、例えば図１の衛星１０２、１０４、１０６、および１０８を含むが、これに限定はされない。一実施形態では、無線２０２はＧＰＳ Ｌ１帯（１５７５.４２ＭＨｚ）を選択する。しかし、他の実施形態では、他の適切な信号を選択してよい。無線２０２は、接続２２６を介してローカルＧＰＳ発振器２０４からのタイミング信号も受信する。一実施形態では、そのタイミング信号はＭ１１クロック信号と呼ばれ、実質的に１０.９４９メガヘルツ（ＭＨｚ）で発振するローカルＧＰＳ発振器２０４内に配置された水晶発振子（図示せず）によって生成される。他の実施形態では、本発明の動作および機能から大きく逸脱することなく、異なる周波数クロック信号で動作するローカルＧＰＳ発振器を採用することができる。
【００３４】
受信したＧＰＳ信号およびＭ１１タイミング信号は、複数のＧＰＳ信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２に提供される。複数のＧＰＳ信号プロセッサ２０８のそれぞれは、特定の信号チャネルに対応する。図３は、Ｎ個のＧＰＳ信号プロセッサがあることを示す。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００の典型的な実施形態は、１２の信号チャネルで並列に処理を行うように構成された１２個のＧＰＳ信号プロセッサ（Ｎ＝１２）を採用する。
【００３５】
信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２は、接続２３０を介して、各信号プロセッサが検索すべき特定のＧＰＳ ＰＮ符号を示す前置命令のシーケンスをナビゲーション・プロセッサ２１０から受信する。ナビゲーション・プロセッサ２１０から提供される情報は、ドップラー補正値、ＧＰＳ発振器の誤差補正値、ＰＮ符号位相情報、および／または入力される衛星信号に関する他の情報を含んでよい。
【００３６】
一実施形態では、整合フィルタ２１２は、検知された信号の現在のＰＮ符号位相を特定し、信号プロセッサ・チャネルがより迅速にその信号を取得できるように、その情報を信号プロセッサ２０８に提供する。１つの信号プロセッサ２０８がチャネルで信号を検知し、ＰＮ符号、符号位相、および周波数補正が、入力されるＧＰＳ信号群のうちの１つのものと一致する場合、ＧＰＳ信号プロセッサはその入力される衛星信号に同期化して、その衛星信号を追跡する。他の実施形態は、位置を特定するために整合フィルタ２１２のみを採用する（しかし、整合フィルタ２１２は、ある時点における信号の現在の符号位相を特定するが、継続的に追跡しないため、精度は多少劣る）。整合フィルタの現在の実施形態では、全ての取得された衛星信号の継続的かつ正確な追跡を可能にする、整合フィルタの高速多重化も許容される。
【００３７】
整合フィルタ２１２および／またはＧＰＳ信号プロセッサ２０８は、それぞれ接続２３４および／または接続２３２を介して、取得された信号に関する符号位相の情報をナビゲーション・プロセッサ２１０に提供する。そして、少なくとも４つのＧＰＳ衛星信号からの十分な情報が、整合フィルタ２１２および／またはＧＰＳ信号プロセッサ２０８から提供された後、ナビゲーション・プロセッサ２１０はＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を計算する。そして、ユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を知ることができるように、位置情報がインターフェース・システム（図示せず）に出力される。
【００３８】
ローカルＧＰＳ発振器２０４は、所定の発振周波数を持つ信号を提供する。例えば、これに限定はされないが、ローカルＧＰＳ発振器２０４の一実施形態に設置されている水晶発振子（図示せず）の発振周波数は、１０.９４９２９６.８７５メガヘルツ（ＭＨｚ）に設定されている。この発振周波数の正確な公称値は１３７Ｆ０／１２８である。Ｆ０は１０.２３ＭＨｚであり、ＧＰＳシステムにおける基本的パラメータである。受信されるＧＰＳ信号のＧＰＳ Ｌ１周波数は１５４Ｆ０である。民間用システムで使用される明確／取得（Ｃ／Ａ）ＧＰＳ ＰＮ符号のチップ・レートはＦ０／１０である。ＧＰＳ発振器２０４の一実施形態は、Ｍ１１クロック信号の出力とも呼ばれ、その「Ｍ１１」という用語は１０.９４９２９６.８７５ＭＨｚの周波数１３７Ｆ０／１２８に相当する。軍用の受信機に使用される周波数および符号を含む、ＧＰＳシステムの他の信号も、Ｆ０に関連する。
【００３９】
ローカルＧＰＳ発振器２０４は、接続２３４を介して、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６にＭ１１クロック信号を提供する。ローカルＧＰＳクロック生成器２１６は、Ｍ１１クロック信号から複数のクロック信号を抽出する。これらのクロックはローカルなＧＰＳ時刻基準に相当する。特に、複数のクロックのうちの１つは、ローカル・タイミング・エポックとして知られるＴ２０クロックである。Ｔ２０クロックという名前は、クロックと次のクロックの間が２０ｍｓであることに由来している。ＧＰＳ信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２において測定される多くの符号位相は、共通のＴ２０エポックを基準とする。ローカルＧＰＳクロック生成器２１６によって生成される選択されたクロック信号は、接続２３６を介してＧＰＳ信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２に提供される。
【００４０】
後に詳述する低電力時刻保持回路２００は、接続２５２を介してエッジ整列比率カウンタ２１８にクロック信号を供給する。一実施形態では、クロック信号レートは実質的に３２.７６８キロヘルツ（ＫＨｚ）で発振する水晶発振子によって提供され、Ｋ３２クロック信号と呼ばれる。低電力時刻保持回路２００は、ナビゲーション・プロセッサ２１０（接続は図示せず）にも情報を提供する。通常、低電力時刻保持回路２００によってナビゲーション・プロセッサ２１０に提供される情報は、Ｔ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻の推定値である。他の実施形態では、本発明の動作および機能から大きく逸脱することなく、異なる周波数クロック信号を採用しても良い。
【００４１】
図５と図６を参照しながら後に詳述するブラウンアウト検知回路２３５は、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失を検知する。
ブラウンアウト検知回路２３５は、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失によって、起動に用いるにはＲＴＣがあまりにも不正確となる状況を検知して、それをナビゲーション・プロセッサに通知する。詳細については後述する。
【００４２】
エッジ整列比率カウンタ２１８は、（接続２４４を介して）ローカルＧＰＳクロック生成器２１６に、（接続２４６を介して）整合フィルタ２１２に、および（接続２４８を介して）低電力時刻保持回路２００に、入力を提供する。説明を容易にするために、接続２４４、２４６、および２４８は別々の接続として図示されている。しかし、これらの接続の１つ以上を単一の接続として実施することも可能である。エッジ整列比率カウンタ２１８は、接続２５０を介してナビゲーション・プロセッサ２１０にも情報を提供する。エッジ整列比率カウンタ２１８はＫ３２およびＭ１１クロック信号を継続的に看視しながらカウントしており、Ｋ３２クロック信号のエッジがＭ１１信号のエッジと所定の微小な許容範囲内で整列した時に、Ｋ３２およびＭ１１カウンタ値がラッチされる。ラッチの時点で、Ｋ３２およびＭ１１カウントをＴ２０エポックに関連付けるため、現在のＴ２０クロック・カウントがラッチされるように、エッジ整列比率カウンタ２１８はローカルＧＰＳクロック生成器２１６に信号を提供する。同様に、エッジ整列比率カウンタ２１８は、接続２４８を介して低電力時刻保持回路２００に信号を提供し、それにより現在の低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻の推定値がラッチされる。従って、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、Ｋ３２クロック信号、ＧＰＳ Ｍ１１クロック信号、Ｔ２０エポックおよび現在の低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻のタイミングとレートを相関させることができる。相関するＫ３２クロック信号、ＧＰＳ Ｍ１１クロック信号、低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻、およびＴ２０エポック・カウントのタイミングとレートがナビゲーション・プロセッサ２１０に提供されると、Ｔ２０エポックにおける低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻の推定値が計算でき、エッジ整列比率カウンタ２１８の２つのクロックのカウンタ比率に基づいて、これら２つのクロックの相対的なレートが推定できる。相対的なクロック周波数を推定するには、連続的なエッジ整列イベントからのカウンタ値の２セットが比較され、その相違の比率を計算する。
【００４３】
全てのクロックのレートおよびタイミングの位相は、正確に関連付けられていることに留意すべきである。ＥＡＲＣフリーランニングＭ１１カウンタおよびＴ２０エポック生成器は、どちらもＭ１１クロックによって駆動される。従って、Ｔ２０エポックにおけるＭ１１カウンタのラッチは、そのカウンタ値とＴ２０エポック時刻とを関連付ける。ＲＴＣ時刻およびＥＡＲＣフリーランニングＫ３２カウンタは、どちらもＫ３２クロックによって駆動される。従って、ＲＴＣアラーム・イベントにおけるＫ３２カウンタのラッチは、
そのカウンタ値とＲＴＣ時刻とを関連付ける。ＲＴＣは、所望のＲＴＣ時刻において、ラッチ信号と同様に有用であるパルスを生成するアラーム回路を備えている。ＥＡＲＣを用いたエッジ整列イベントにおけるフリーランニングのＫ３２およびＭ１１カウンタのラッチは、Ｋ３２カウンタ値とＭ１１カウンタ値とを関連付ける。２つの整列イベントからのそれぞれのＫ３２カウンタ値およびＭ１１カウンタ値を比較することは、Ｋ３２およびＭ１１クロック・レートの比率を関連付けることを可能にする。最後に、ＧＰＳ信号が追跡されている時、ＧＰＳ解の計算は、Ｔ２０エポックにおける正確なＧＰＳ時刻と、ＧＰＳ時刻に対するＴ２０エポックのレートを提供する。従って、Ｋ３２およびＭ１１クロック・レートは、ＧＰＳクロック・レートと関連づけることができ、ＲＴＣとＴ２０エポックの時刻は、ＧＰＳ時刻と関連付けることができる。
【００４４】
上記に記載したＧＰＳ受信機ユニット１００の動作は、ＧＰＳ受信機ユニットの一つの実施形態に使用される一つのシステムの一般的な説明であることが、当業者には理解されるであろう。ＧＰＳ受信機ユニットにおける全ての部品は説明あるいは図示しないが、その理由はそれらの部品が本発明に必ずしも関連するとは限らないからである。従って、ＧＰＳ受信機ユニット１００内に配置されている上述した構成部品についての説明は、本発明を理解するために必要とされる範囲に限って、それらの構成部品の動作と機能を説明している。さらに、本発明を用いたＧＰＳ受信機ユニットまたは他のプロセッサ・システムは、図３に図示する構成部品を異なる順序や様式で接続してもよく、図３に図示する全ての構成部品を含む必要もなく、図３に図示する構成部品に追加の構成部品を何らかの様式で接続してもよい。本発明を利用するＧＰＳ受信機ユニットやプロセッサ・システムについての上記のような変更は、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００４５】
温度センサ２０６は、接続２３８を介してローカルＧＰＳ発振器２０４の動作温度を検知する。感知された温度情報はその後、接続２４０を介してＡ／Ｄ変換器２１４に提供される。Ａ／Ｄ変換器２１４は、感知された動作温度の情報を適切な形式に変換し、その情報を接続２４２を介してナビゲーション・プロセッサ２１０に提供する。温度センサ２０６およびＡ／Ｄ変換器２１４は、温度感知の技術で用いられるよく知られた部品および技術を用いて実装されるだろう。温度センサ２０６および／またはＡ／Ｄ変換器２１４によって実現される温度感知機能は、任意の種類の電子、半導体、および／またはファームウェア形式の温度センサや、温度感知の技術で一般に採用される手段で実施してもよい。本発明に用いる温度センサは、温度感知の技術で一般に用いられる部品および技術を用いて、ソフトウェアとファームウェアの組み合わせによって実装される。温度センサ２０６およびＡ／Ｄ変換器２１４、そしてそれらを構成する個々の構成部品の動作の詳細は、一般的に本発明を理解するため必要とされる範囲を超えては説明されない。温度センサ２０６およびＡ／Ｄ変換器２１４が、本発明の機能および動作から大きく逸脱することなく、公知の様々な装置を用いて実装されうることが、当業者には理解されるであろう。
【００４６】
ナビゲーション・プロセッサ２１０は、受信した温度情報を処理して、ローカルＧＰＳ発振器２０４の動作温度に起因するＧＰＳ発振器信号の周波数誤差を特定する。この周波数誤差を特定するための典型的な処理は、動作温度範囲に対する温度と周波数誤差の情報を備える表を用いる。一実施形態では、ＧＰＳクロックの温度／周波数誤差表２２４は不揮発性メモリ２２０に保存されている。初めは、典型的な水晶発振子についての、温度の関数である周波数誤差の多項式表現といった、周波数／温度誤差アルゴリズムを用いて、温度に関連する周波数誤差を推定する。ＧＰＳ受信機ユニットが動作して時間がたつと、温度／周波数誤差表２２４のＧＰＳクロック・データに対応する部分は、様々な動作温度におけるＧＰＳ衛星のレンジおよびレンジ・レートの測定に基づいた周波数誤差の測定に基づいて、ローカルＧＰＳ発振器２０４に対する特定の動作温度での周波数誤差のより正確な情報で埋められる。ＧＰＳナビゲーション方程式の解は、空間的な位置とＧＰＳ時刻誤差だけでなく、受信機の空間的な速度およびローカル発振器の周波数誤差（ＧＰＳ時刻誤差の変化率）を特定することを可能とする。このようにして特定される発振器の周波数誤差は、現在の発振器温度とペアにされて、温度／周波数誤差表２２４の新たな更新点として使用される。
【００４７】
ナビゲーション・モードに入る前に、受信機は、温度／周波数誤差表２２４を用いて衛星取得処理を支援する。現在動作温度を受信した時点で、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、温度／周波数誤差表２２４に含まれているそのＧＰＳクロックに対する表の情報を検索する。ローカルＧＰＳ発振器２０４の実際の動作温度は、温度／周波数誤差表２２４のデータと関連付けられて、ローカルＧＰＳ発振器２０４によって生成される信号の周波数誤差が推定される。このＧＰＳクロックの周波数誤差の情報は、接続２３０を介してＧＰＳ信号プロセッサ２０８および整合フィルタ２１２に提供される。あるいは、温度／周波数誤差表２２４が部分的にしか埋められておらず、正確な現在動作温度に対して十分なデータが含まれない場合、周波数／温度誤差の内挿または外挿アルゴリズムを用いて、ローカルＧＰＳ発振器２０４の動作温度に起因するＧＰＳ発振器信号の誤差を推定してもよい。このアルゴリズムは、その表において現在動作温度に最も近い温度にある点群と、使用されている種類のＧＰＳクロックの水晶発振子についての公称の温度対周波数の曲線形状を利用する。
【００４８】
図４は、ＧＰＳ受信機ユニット１００のさらなる詳細を示すブロック図である。低電力時刻保持回路２００は、少なくともＫ３２発振器３０２、信号ラッチ３０４、温度センサ３０８、および低電力クロック、すなわちリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）３０６をさらに含む。
【００４９】
Ｋ３２発振器３０２は接続３１０を介して、Ｋ３２クロック信号とも呼ばれるＲＴＣクロック信号を出力する。そのクロック信号は、実質的に３２.７６８ＫＨｚの周波数を備える。Ｋ３２発振器３０２は、約３０マイクロ秒に等しい３２７６８Ｈｚの時間分解能を備えるＫ３２クロック信号を提供するので、Ｋ３２発振器３０２は単一のＰＮ符号周期の±０.５ｍｓの分解能の範囲内に十分収まる周波数を備えるクロック信号を提供する。
【００５０】
ＲＴＣクロック信号は、接続３１０を介してブラウンアウト検知回路２３５に送信される。ブラウンアウト検知回路２３５の詳細は後述する。
【００５１】
Ｋ３２発振器３０２は、その出力であるＫ３２クロック信号を低電力クロック３０６のカウンタと、エッジ整列比率カウンタ２１６に提供する。Ｋ３２クロック信号のエッジがＭ１１信号のエッジと予め定められた微小な許容範囲内で整列したとエッジ整列比率カウンタ２１６が特定した場合、接続２４８を介して信号ラッチ３０４にラッチ信号が提供される。低電力クロック・カウンタ３０６の現在値は、接続２４８を介して信号ラッチ３０４においてエッジ整列信号が受信された時点で、ラッチされる。信号ラッチ３０４においてラッチされた値は、接続３１６を介してナビゲーション・プロセッサ２１０に提供される。従って、接続３１６の信号は低電力クロック信号、すなわちＲＴＣクロック信号である。エッジ整列比率カウンタ２１６は、整列イベント・エポックでのエッジ整列比率カウンタ２１６のＭ１１およびＫ３２カウンタのラッチされた値を、ナビゲーション・プロセッサ２１０に提供する。Ｔ２０エポックはＧＰＳ発振器のＭ１１クロック（図示せず）と直接的に関連付けることができるので、エッジ整列比率カウンタ２１６のＭ１１カウンタ値を、Ｍ１１クロック・ティックの特定の整数値のオフセットとして、低電力クロック３０６のＫ３２カウンタ値に関連付けることができる。カウンタ値は全て、Ｋ３２およびＭ１１クロック・エッジが微小な（無視できるほどの）誤差範囲内で整列したときに取得されているため、クロック・ティックの数は整数値である（クロック・ティックの分数値を持たない）。低電力クロック３０６はＧＰＳシステム時刻のタイミングとレートに精密に較正されているので、低電力クロック３０６の値およびローカルＧＰＳ時刻表における特定のＴ２０エポックのオフセットを知ることで、低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻を、Ｔ２０エポックに正確に転写することができる。全てのＧＰＳ測定信号の処理がＴ２０エポックに関連しているため、正確なローカルＧＰＳ時刻推定値に関連して測定を行うことができる。
【００５２】
Ｋ３２発振器３０２および低電力クロック３０６は、それぞれ、非常に電力消費の少ない装置である。特に、後述する手法において電力を落とされるＧＰＳ受信機ユニット１００内の選択された構成部品と比較すると、非常に電力消費の少ない装置である。さらに、Ｋ３２発振器３０２および低電力クロック３０６は、市販のものであり、比較的低価格である。あるいは、および好ましくは、Ｋ３２発振器３０２および低電力クロック３０６は、ＧＰＳ装置１００に統合されて、より低価格で、より小さなサイズで、そしてより正確な時刻転写性能を提供することができる。
【００５３】
図4に示すように、温度センサ３０８は、接続３１８を介してＫ３２発振器３０２の動作温度を検知する。感知された温度の情報はその後、接続３２０を介してＡ／Ｄ変換器２１４に提供される。Ａ／Ｄ変換器２１４は、感知された温度の情報を適切な形式に変換し、接続２４２を介してＫ３２の動作温度の情報をナビゲーション・プロセッサ２１０に提供する。温度センサ３０８は、温度感知の技術分野で用いられるよく知られた部品と技術を用いて実装されてよい。温度センサ３０８によって実現される温度感知機能は、任意の種類の電子、半導体、またはファームウェア形式の温度センサ、若しくは温度感知の技術分野で一般に用いられる手段で実装されてよい。本発明において用いる温度センサ３０８は、温度感知の技術分野で一般に用いられる部品と技術を用いて、ソフトウェアおよびファームウェアの組み合わせによって実装される。温度センサ３０８の詳細な動作は、本発明の動作と機能を理解するために必要とされる範囲以外には、詳細に説明されない。温度センサ３０８は、本発明の機能および動作から大きく逸脱することなく、よく知られた様々な装置を用いて実装されうることが、当業者には分かるであろう。本発明の一部として用いる温度センサ３０８の上記のような実施形態は何れも、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００５４】
メモリ２２０に含まれる、温度／周波数誤差表２２４の部分は、Ｋ３２発振器３０２に対する温度／周波数データを保存するために使用される。ナビゲーション・プロセッサ２１０は、上述したローカルＧＰＳ発振器２０４の周波数誤差と同じように、Ｋ３２発振器３０２の現在の動作温度に基づいて、Ｋ３２発振器３０２からの信号に関連する周波数誤差を計算する。ＧＰＳ受信機ユニットが動作して時間がたつと、様々な動作温度での周波数誤差の測定値に基いて、温度／周波数誤差表２２４はＫ３２発振器３０２に対する特定の動作温度での周波数誤差についてのより正確な情報で埋められる。Ｍ１１ ＧＰＳ発振器の場合とは異なり、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、Ｋ３２発振器の誤差を測定する直接的な手段を持たない。しかしながら、ナビゲーションの間、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、ＧＰＳ発振器３０２からのＭ１１信号の誤差を正確に推定し、エッジ整列比率カウンタ２１６を使用してＴ２０エポックからＫ３２クロック・ティックでの低電力クロック値にＧＰＳ時刻を転写する。そのＫ３２クロック・ティックは、Ｔ２０エポックからのほぼ整数であるＭ１１クロック・ティック数の既知のオフセットを有する。ＧＰＳレンジの測定はＴ２０エポックに関連して行われるため、ＧＰＳ測定からのナビゲーション解が利用可能な場合、Ｔ２０エポックは正確に分かっているＧＰＳ時刻誤差を有する。ナビゲーションの間にＴ２０エポックのＧＰＳ時刻の精度を低電力クロック３０６に転写することで、現在のＫ３２発振器３０２の温度でＫ３２クロック信号が較正される。
【００５５】
あるいは、温度／周波数誤差表２２４のＫ３２発振器３０２に対するデータが部分的にしか埋められていない場合、本発明の一つの実施形態は、典型的なＫ３２水晶発振子３０２についての温度の関数である周波数誤差の多項式表現といった、周波数／温度誤差アルゴリズムを用いて、表において有効な数値を持つ最も近い温度からの外挿または内挿に基いて、Ｋ３２クロック信号の温度に関連する周波数誤差を推定する。このようなアルゴリズムは、周波数誤差と動作温度を数学的に関連付ける。
【００５６】
電力を節約するため、ＧＰＳ受信機ユニット１００の多くの構成部品およびＧＰＳ装置の他の構成部品は、停止されている。電力を節約するためにそれらの構成部品が停止している期間は、スリープ期間あるいはスリープ・モードと呼ばれ、その期間中、本発明は後述するようにＧＰＳ時刻の追跡を正確に維持する。従って、例えば「ウェークアップ・イベント」に応じて、あるいは位置を特定すべきことを示す他の１つの信号に応じて、ＧＰＳ受信機ユニット１００がスリープ・モードから切り替わる場合、ＧＰＳ時刻は、ＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を特定するためにＧＰＳ衛星を追跡するのに要する時間を最小限に抑えるように、正確に維持されている。
【００５７】
例えば、これに限定はされないが、ローカルＧＰＳ発振器２０４、無線２０２、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６および／またはＧＰＳ信号プロセッサ２０８は、電力を節約するために、ナビゲーション・プロセッサ２１０によって電力を落とされていてもよい。選択された構成部品の電力を落とすことは、それらの構成部品が入力されるＧＰＳ衛星信号を積極的に処理するために必要とされていない場合に、ＧＰＳ受信機ユニット１００全体の電力消費を削減し、それにより携帯型のＧＰＳ受信機ユニット１００の電源寿命が引き延ばされる。通常は、動作中に比較的多くの電力を消費する構成部品が、電力を落とすように選択される。ＧＰＳ受信機ユニット１００の設計者が、電力を落とす処理の間に停止させるべき構成部品を選択するものと理解される。電力を落とすことのできる構成部品はＧＰＳ受信機ユニット１００内に多数配置されており、本明細書で記載していない構成部品も多くあるが、電力を落とすことのできる構成部品の一覧表および詳細な説明は、都合よくリストに記して詳しく説明するには数が多すぎることが、当業者には理解できるであろう。本発明に従って電力を落とされる構成部品の如何なる組み合わせも、本出願の開示の範囲内にあり、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００５８】
従来のＧＰＳ受信機において、選択された構成部品の電力を落とすことは、ＧＰＳ衛星信号の追跡を見失うことにつながる。そのような従来のＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星信号を見失った後に電力を投入されると、ＧＰＳ衛星信号の再取得および／またはそれらの信号を用いたナビゲーションのための十分な精度を備えるＧＰＳ時刻の確立までに、数秒間が必要とされる。従来のＧＰＳ受信機における衛星信号および時間の再取得は、それに見合った電力の消費につながる。従って、スリープ期間中にＧＰＳ時刻を正確に維持する低電力時刻保持回路２００は、ＧＰＳ受信機ユニット１００がより迅速にＧＰＳ衛星信号を再取得することを可能にし、結果的に電力資源を節約する。
【００５９】
ウェークアップ命令は周期的にＧＰＳ受信機ユニット１００に提供される。その周期的なウェークアップ命令の時間間隔は、低電力時刻保持回路２００が実装されたＧＰＳ受信機ユニット１００の具体的な構造あるいはアプリケーションに基づいて特定される。ウェークアップ命令の時間間隔は、電力を落とした期間の後にナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるローカル・レプリカＰＮ符号位相と、入力されるＰＮ符号との間で累積する時刻誤差が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号位相の±０．５ｍｓ以内となるように、選択される。ナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号が±０.５ｍｓの基準を超える場合、ナビゲーション・プロセッサ２１０はＧＰＳ衛星の情報を取得するために、従来の処理を開始する。通常は、受信機１００は可能性のある累積誤差を推定し、それに従って正しいアルゴリズムを選択しなければならない。選択されたアルゴリズムがあまりにも楽観的（従来の取得法ではなく、迅速な取得法を用いること）かもしれないため、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、位置と時刻誤差の解を前もって仮定された値と比較することによって、時刻の正確さについての前提を検証しなければならない。時刻と時刻に相当する位置を組合せた誤差が実際に±０.５ｍｓを超えている場合、結果となる解は前もって仮定された値からすぐ分かるほどの大きな誤差だけ離れているだろう。その誤差が±０．５ｍｓを超えない場合、ＧＰＳ時刻は低電力時刻保持回路２００によって十分に正確に維持されている。
【００６０】
アラーム・ユニット３２４は、周期的なナビゲーション更新とも呼ばれる、周期的なウェークアップ命令を実装する機能を実現する。アラーム・ユニット３２４は少なくともアラーム・レジスタ３２６と比較器２３８を含む。一実施形態では、停止に先立って、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、ウェークアップ・アラーム論理２２２を実行して、アラーム・ユニット３２４がＧＰＳ受信機ユニット１００をウェークアップさせるための時間間隔を特定する。他の実施形態では、この時間間隔は予め特定されている。
【００６１】
ウェークアップ命令がいつ出されるかを特定するこの時間間隔は、接続３３０を介してアラーム・レジスタ３２６に提供される。一実施形態では、この時間間隔はＧＰＳ時刻の単位（ＴＯＷおよび週番号）で特定される。他の実施形態では、例えば実時間といった他の１つの適切な時間間隔を用いて特定される。
【００６２】
ＧＰＳ受信機ユニット１００がスリープ・モードに入った時点で、アラーム・ユニット３２４は、（スリープ・モードでも停止しない）低電力クロック３０６から提供されるＫ３２クロック信号を監視して、現在のスリープ・モードの時間を特定する。比較器３２８は、ＧＰＳ受信機ユニット１００をウェークアップさせるための時間間隔を現在のスリープ・モードの時間と比較する。現在のスリープ・モードの時間とその時間間隔が一致したら、アラーム・ユニット３２４は周期的なウェークアップ命令を生成する。この周期的なウェークアップ命令は、スリープ期間中に電力を落とされていた構成部品への電力の投入を開始する。
【００６３】
一実施形態では、周期的なウェークアップ命令は特殊目的の専用ハードウェアを用いて電力の投入を開始する。例えば、ウェークアップ命令は、スリープ期間中に電力を落とされていた構成部品に電力が供給されるように、１つ以上の電源スイッチを起動する。他の実施形態では、ウェークアップ命令は、ウェークアップ・アラーム論理２２２が実行されて、スリープ期間中に電力を落とされていた構成部品をウェークアップさせるように、ナビゲーション・プロセッサ２１０に提供される。
【００６４】
アラーム・ユニット３２４、およびその関連する構成部品は、ウェークアップ命令を生成する技術の分野で用いられる良く知られた部品と技術を用いて実装されるだろう。アラーム・ユニット３２４およびその関連する構成部品の動作の詳細は、本発明の動作および機能を理解するために必要とされる範囲を超えては記載されていない。アラーム・ユニット３２４およびその関連する構成部品は、本発明の機能および動作から大きく逸脱することなく、よく知られた様々な装置を用いて実装されうることを、当業者は理解するであろう。本発明の一部として用いられるアラーム・ユニット３２４およびその関連する構成部品の、如何なる実施形態も、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００６５】
別の実施形態では、電力を落としたり電力を投入したりする機能を実現する他の適切なプロセッサ（図示せず）を用いてもよい。そのようなプロセッサおよびそれに関連する構成部品は、スリープ期間の間も電力を落とされない。このような別のプロセッサは、周期的なウェークアップ命令を生成するように規定されている。そのプロセッサは、ＧＰＳ受信機ユニット１００内に配置されている他のシステム（図３および図４には図示せず）の構成部品、あるいはＧＰＳ受信機ユニット１００内に配置されている独立した専用プロセッサであってよい。周期的なウェークアップ命令を生成する機能を実現するためにＧＰＳ受信機ユニット１００内に実装される如何なる別の実施形態も、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００６６】
さらに、位置についての要求に対応する手動で開始させたウェークアップ命令の受信を通して、ユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００に構成部品への電力の投入を指示してもよい。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００のユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００の現在の位置を知りたい場合に、ユーザーはウェークアップ命令を手動で開始させる。ＧＰＳ受信機ユニット１００にユーザーが要求するための適切な手段が提供されている。ウェークアップ命令を手動で開始させる手段は、装置を起動させる技術の分野で用いられているよく知られた部品と技術を用いて実装してよい。ウェークアップ命令を手動で開始させる手段の動作の詳細は、本発明の動作と機能を理解するために必要とされる範囲を超えては記載されていない。ウェークアップ命令を手動で開始させる手段は、本発明の機能および動作から大きく逸脱することなく、よく知られた様々な装置を用いて実装されうることを、当業者は理解するであろう。本発明の一部として用いるウェークアップ命令を手動で開始させる手段の如何なる実施形態も、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００６７】
ウェークアップ命令が始動を開始すると、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６によって提供されるクロック信号（例えば、Ｔ２０エポック）は、まず衛星信号を再取得し、次いで６秒間のデータのサブ・フレームを収集して、ＧＰＳ衛星のレンジ測定に対する共通のローカルＧＰＳ時刻フレームを再確立しなければ、ＧＰＳ受信機ユニット１００に位置更新を実行させるために必要な精度を得ることができない。しかしながら、低電力時刻保持回路２００によって保持された時刻に基づいて電力を落としていた期間が終わった後にナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号と、入力されるＰＮ符号が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号のタイミングの±０.５ｍｓ以内に維持されていれば、ＧＰＳ衛星信号を取得して共通の時刻フレームを確立する従来の処理を実行しなくても、ＧＰＳ衛星信号は素早く再取得され、共通のローカルＧＰＳ時刻フレームについての測定が実施され、ナビゲーションに用いられる。
【００６８】
電力を落とすのに先立って、Ｋ３２、Ｍ１１およびＧＰＳクロック信号の間のタイミングとレートの関係は知られている。Ｋ３２クロック信号を正確に維持することにより、Ｋ３２クロック信号は、エッジ整列比率カウンタ２１８によってＫ３２クロック信号とＭ１１信号とをラッチするために使用され、その結果、Ｍ１１信号とそれから生成されるＴ２０エポックが再較正される。従って、ＧＰＳ発振器２０４は再較正される。その後、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、可視であると計算された衛星のＰＮ符号位相を取得するために、整合フィルタまたは信号プロセッサ・チャネルを設定する。整合フィルタまたは信号プロセッサ・チャネルの設定は、ＧＰＳ発振器の周波数誤差を補償するために以前に保存されたＧＰＳ発振器対温度のデータを活用する。符号位相の測定が得られると、それらの値は、ＰＮ符号周期のどのチップが現在受信されているという知見から、全体のＧＰＳ信号構造のどのチップが受信されているかという知見に変換される。この変換は、仮定された現在のＧＰＳ時刻と受信機位置を用いて全体の信号構造内のどのＰＮチップが受信機に到達しているべきなのかを計算し、実際に到達しているチップが、到達しているべきチップに最も近いＰＮ符号周期におけるこのチップの事例だと仮定することによって、行われる。ローカルなＧＰＳ時刻の推定と時刻に相当する受信機位置の誤差の組み合わせが正確であれば、全体のＧＰＳ信号構造への変換も正確であろうし、ＧＰＳレンジ測定の整合のとれたセットが特定されるであろう。言い換えれば、電力を落としていた期間が終わった後に（スリープ・モードから切り替わった後に）、ナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号と、入力されるＰＮ符号の間の誤差が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号のタイミングの±０.５ｍｓ以内に維持されていれば、位置の情報は正確に更新される。計算された位置と時刻は、前もって推定された値と比較されて、その誤差が実際に±０.５ｍｓ以下であることが検証されなければならない。この検証がうまくいかない場合、測定のための共通の時刻フレームを確立するために、６秒間のサブ・フレームが収集されなければならい。
【００６９】
その後、ＧＰＳ受信機ユニット１００によって取得された位置と時刻誤差の情報は、Ｍ１１およびＫ３２クロック誤差を更新するために使用される。ＧＰＳ発振器２０４とＫ３２発振器３０２の両方とも、周波数誤差について更新される。Ｋ３２低電力クロック３０６は、正確なＧＰＳ時刻について更新される。その後、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、電力を節約するためにスリープ・モードに戻る。上述の処理は、次のウェークアップ命令を受信した時に繰り返し実行される。従って、この周期的な更新は、ＧＰＳユニットが従来の処理を用いて衛星位置を再取得する必要がないように、クロック信号の精度を維持すると同時に、電力を節約する。
【００７０】
ウェークアップ命令が受信される時はいつでも、Ｍ１１クロック信号を更新するためにＫ３２クロック信号が使用される。しかしながら、Ｋ３２発振器３０２から生成されるＫ３２クロック信号は、Ｋ３２発振器３０２の周波数が温度に依存することによる誤差の影響を受けやすい。一実施形態では、温度センサ３０８は、Ｋ３２発振器３０２の動作温度を感知する。ナビゲーション・プロセッサ２１０は、Ｋ３２発振器３０２の検知された動作温度を、ＬＰクロックの温度／周波数誤差表３２２に含まれる情報と比較する。周期的なウェークアップ命令の時間間隔とＫ３２発振器３０２の感知された動作温度とに基づいて、Ｋ３２のタイミングとレートがＫ３２発振器３０２の動作温度を考慮した正しい値に補正されるように、誤差補正係数が特定される。すなわち、Ｋ３２クロック信号のタイミングは、Ｋ３２発振器３０２の実際の動作温度を考慮して誤差係数によって補正される。上述したように、一実施形態においては、ＬＰクロックの温度／周波数誤差表３２２のデータは、実際の動作の間に収集された履歴データに基いているので、非常に正確である。
【００７１】
一度Ｋ３２クロック信号が再較正されると、Ｍ１１信号に関連する時刻が再較正される。一実施形態では、温度センサ２０６はＧＰＳ発振器２０４の温度を感知する。ナビゲーション・プロセッサ２１０はＧＰＳ発振器２０４の検知された動作温度を、ＧＰＳクロックの温度／周波数誤差表２２４に含まれる情報と比較する。その後、時間が経過するにつれてソフトウェアはこのレート補正を用いて、Ｍ１１クロックに基づいてＴ２０エポックの間隔を調整し、各エポックでの正確なＧＰＳ時刻の推定を維持する。さらに、上述したように、エッジ整列比率カウンタ２１６を用いて、ＧＰＳ時刻をＫ３２低電力クロック３０６からＭ１１に基づくＴ２０エポックに転写することによって、ウェークアップの直後のＴ２０エポックでのＧＰＳ時刻の初期値は特定される。スリープ期間の間、Ｍ１１発振器は停止しているので、Ｍ１１発振器の経過時間は、Ｋ３２低電力クロック３０４の経過時間のようには調整できない。上述したように、一実施形態では、温度／周波数誤差表２４４のデータは、実際に動作している間に収集された履歴データに基づいているので、極めて正確である。そして、Ｋ３２クロック信号（温度補正がなされている）を用いてＭ１１クロック信号を更新する（温度補正がなされる）場合、電力を落としていた期間の後にナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号は、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号のタイミングの±０.５ｍｓ以下である。
【００７２】
別の実施形態では、ウェークアップ・イベントはナビゲーションの更新に要求される頻度よりも高い頻度で起こるようにプログラミングされてよい。このようなウェークアップ・イベントは、Ｋ３２発振器の現在の温度を抽出する目的のみを果たすであろう。現在とそれ以前のウェークアップ・イベントの平均温度に基づいて、２つのウェークアップ・イベントの間に経過した時間が調整されて、温度における変化を補正する。結果的な補正は、低電力クロック３０６に適用されるか、今後の計算が補正を必要とするまで不揮発性メモリに保存されてよい。さらに、この別の実施形態は動的なウェークアップ周期を提供するようアップグレードされてよい。すなわち、ウェークアップ命令の時間間隔は、直面する特定の動作状況に応じて、変更されてよい。電力を落としている期間におけるＫ３２発振器３０２の合計の温度変化量が所定のしきい値を超える場合、ウェークアップ命令の時間間隔は適切な時間の長さに短縮される。一方、合計の温度変化量が所定の温度しきい値以下の場合、ウェークアップ命令の時間間隔は適切な時間の長さに延長される。従って、現在の温度力学の環境についての要求に応じて正確な温度を維持するために消費する電力が最小限に抑えられる。
【００７３】
上記の実施形態の改良として、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、最後の周期的なウェークアップ命令から現在の周期的なウェークアップ命令までの間におけるＫ３２発振器の動作温度における合計の変化量を考慮してよい。その温度変化量が所定のしきい値を超えると、ナビゲーション・プロセッサ２１０は、直ちにナビゲーション更新処理を開始して、ＧＰＳ衛星信号を再取得して、低電力クロック３０６の精度が許容範囲内に維持されることを確保する。
【００７４】
図５は、一実施形態におけるブラウンアウト検知回路２３５の一実施形態のブロック図である。ブラウンアウト検知回路２３５は、検知回路２３７およびステータス回路２３９を含む。ＲＴＣクロック信号は線３１０を介して検知回路２３７へ入力される。ＲＴＣクロック信号は、図示するダイオードによって半波整流される。半波整流されたＲＴＣクロック信号は、図示するＲ１、Ｒ２、およびコンデンサを含む抵抗容量（ＲＣ）回路に入力される。ＲＣ回路の出力は、減少電圧とも呼ばれ、線２４１を介して電圧比較器２８１の一つの入力となる。
【００７５】
ＲＴＣ発振器が動作している限り、検知器２３７は、何らかの平均的なＤＣ電圧を比較器の入力に維持する。電圧比較器２８１の他方の入力は、基準電圧２４３であり、その基準電圧２４３はＶＤＤと抵抗Ｒ３によって形成される分圧器の出力である。基準電圧は、寿命の最期に近いバッテリー電圧の下限値に対して調整される。このことは、クロックが多数のサイクルの間でオフになっていない限り、フィルタ処理され整流されたクロック電圧がこのしきい値を超えることを保証する。これを達成するために、ＲＣ時定数は比較的長く設定される。これにより、検知回路２３７は正確なバッテリー電圧に対して鈍感になる。発振器から検知回路２３７に求められるエネルギーが比較的小さくてすむため、この長い時定数には回路２３７の電力消費量を削減する効果もある。
【００７６】
ステータス回路２３９はフリップ・フロップ２８３を含む。フリップ・フロップ２８３は出力２５９に論理０あるいは論理１を示す。上述したように、検知回路の出力はＲＴＣが「不良」の場合にフリップ・フロップ２８３をクリアする。フリップ・フロップ２８３は、ＳＥＴ入力２５７の信号によって、ＲＴＣが「良好」であると示すようにセットされる。
【００７７】
電力が最初に供給された時、検知器回路２３７およびフリップ・フロップ２３８は、発振器が起動する前に応答するので、比較器２８１の入力で検知される電圧はしきい値より高い。従って、バッテリーが交換された場合には、ステータス回路は「不良」にリセットされる。
【００７８】
ＲＴＣ発振器クロックが十分長く停止していれば、比較器の入力電圧はしきい値よりも低下し、ＲＴＣクロックは「不良」であると示すようにフリップ・フロップをクリアする。
【００７９】
ステータス・フリップ・フロップ２３８は、ナビゲーション・プロセッサ、あるいはＲＴＣ時刻を利用できなくても最初にＧＰＳ衛星を取得して時刻と位置の解を生成しなければならない他のプロセッサにより、ＲＴＣクロックは「良好」であると示すようにセットされる。一度プロセッサが時刻と位置の解を生成すると、そのプロセッサは、ＲＴＣを設定し、ＲＴＣが正確に時刻を伝えているかを検証し、最後にＲＴＣクロックは「良好」であると示すようにフリップ・フロップ２３８をセットする。ＲＴＣ発振器が動作し続けＲＴＣクロックを生成し続ける限り、電圧はしきい値以上に保たれ、ＲＴＣステータスは「良好」で維持される。
【００８０】
ＲＴＣ発振器がある期間において不具合を生じると、比較器の入力の電圧は徐々に減少する。多数のクロックが喪失された後に、フリップ・フロップ２３８はＲＴＣクロックが「不良」であると示すようにセットされる。フリップ・フロップ２３８は、プロセッサが時刻を再確立するまで、この状態を維持する。検知回路２３５の主な目的の１つは、バッテリー寿命および／または温度変化に起因して発振器が停止するのを防ぐことである。寿命が問題であれば、予備バッテリーは発振に必要なしきい値以下で保たれるべきであろう。温度が問題であれば、温度に関連する時定数は、比較的遅い。さらに、一度バッテリーが低温に曝されたことに起因して発振器が停止すると、発振器を再始動させるためには、停止した時に供給されていた電圧（および電流）よりも高い電圧が要求されるであろう。従って、数千サイクルを必要とする時定数でも許容される。
【００８１】
様々な実施形態において、検知回路２３５は様々な作法で読み書きされてよい。例えば、幾つかの実施形態では、検知回路２３５はＲＦチップ１０３上に配置され、他の実施形態では、ベースバンド・チップ１０５上に配置される。ステータス回路２３９の出力２５９は、バスあるいはインターフェース・プロトコルに沿った命令を用いて読み取ることができ、あるいは直接的に監視することができる。同様に、ステータス回路２３９のＳＥＴ入力２５７は、実施形態の具体的な構造に沿った任意のソフトウェアまたはハードウェア機構によってトグルされてよい。
【００８２】
例えば、マイクロプロセッサのバス・インターフェースがフリップ・フロップ２８３に読み書きを行ってよい。この場合、フリップ・フロップ２８３を読み取るには、周辺機器バス・ストローブを有効にしていることと、書き込み線を有効にしていないことと、周辺機器選択デコードが適切な選択信号を有効にしていることと、およびローカルＲＴＣブロック・デコードが「ＲＴＣ_ＧＯＯＤ」信号をアサートすることが要求される。フリップ・フロップ２８３をバス・プロトコルに沿って読み書きすることは、例えばブラウンアウト検知回路がベースバンド・チップ上に配置されている場合などに考慮される。
【００８３】
別の実施形態では、ＲＴＣ発振器とブラウンアウト検知回路２３５がＲＦチップ上に配置されている。これによって、発振器により穏やかな環境が提供され、ＲＴＣ発振器を正確に較正する能力を高め、較正のためにこの発振器を温度センサの近傍に配置しやすくなる。この場合、フリップ・フロップ２８３へのインターフェースは異なる。例えば、シリアルＩＯポートからのメッセージ・デコードは、読み取りのためにフリップ・フロップ２８３を選択して、このビットをメッセージにラッチし、ブロードバンド・チップ上のプロセッサにポートを介してクロック・アウトされる。
【００８４】
開示されたブラウンアウト検知回路の範囲内で、様々な回路の変更が可能である。図示された特定の回路部品は、所望の機能を実現するための一つの実施形態に過ぎない。他の様々な回路も可能であり、それぞれ特定の環境に適している。例えば、検知回路のコンデンサは混合信号積分のためには極めて小さくなければならない。従って、実効的な電気容量を増加するために、単なるＲＣ時定数は付加的な電子機器によって置き換えられてよい。同様に、フリップ・フロップ２８３への非同期セット・インターフェースは、実際にはプロセッサ・バスからの同期セット・インターフェースでもよい。これらは、回路規模を縮小あるいは電力消費量を削減することによって本発明の概念を高める公知の回路技術である。
【００８５】
図６は、一実施形態によるブラウンアウト検知回路２３５の動作を示すフローチャートである。ＧＰＳ受信機１００の始動時に、６０２でナビゲーション・プロセッサ２１０はＲＴＣを読み取る。６０４では、このＲＴＣ時刻がＥＡＲＣ（エッジ整列比率カウンタ）に転写される。６０８では、検知回路２３５の出力２５９を読み取ることによって、ＲＴＣのステータスが確認される。ＲＴＣが「良好」の場合、ナビゲーション・プロセッサは６１０で転写されたＲＴＣを使用して取得を開始する。ＲＴＣが「不良」の場合、一つの手順は６１２でナビゲーション・プロセッサ２１０がコールド・スタートを開始する。６１４では、ナビゲーション・プロセッサ２１０が時刻および位置の解を生成する。６１６では、時刻の解を用いて、ナビゲーション・プロセッサ２１０がＲＴＣを設定する。６１８では、ナビゲーション・プロセッサ２１０が、ＲＴＣクロックが動いていることを検証する。ＲＴＣクロックが検証された場合、６２０でナビゲーション・プロセッサ２１０はステータス回路２３９に信号を送信することによって、ＲＴＣステータスを「良好」にセットする。ＲＴＣクロックが検証されなかった場合、６１８でナビゲーション・プロセッサ２１０はＲＴＣクロックが動いていることの検証を再試行する。
【００８６】
図６に示すブラウンアウト検知処理は、本明細書に記載された他の処理と共に実行される処理の一実施形態である。例えば、図７、図８、および図９は、図６の処理と共に実行されることを考慮した処理の一実施形態を示す。図７、図８、および図９を参照すると、フローチャート４００はＫ３２クロック信号を用いてＭ１１クロック信号を更新することを含む処理の一実施形態を示す。フローチャート４００の処理はさらに、推定されたＧＰＳ時刻がＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を取得するために十分正確か否かを特定することを含む。電力を落としている間にナビゲーション・プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号と、入力されるＰＮ符号の間の時刻誤差が、入力される衛星信号の実際のＰＮ符号のタイミングの±０.５ｍｓ以内であれば、Ｋ３２クロック信号およびＭ１１クロック信号は更新される。フローチャート４００の処理はさらに、検知されたＧＰＳ衛星の情報を用いて、ＧＰＳ発振器２０４に関連するＭ１１クロック信号と、Ｋ３２発振器３０２と関連するＫ３２クロック信号を更新することを含む。更新後、ＧＰＳ受信機ユニット１００はスリープ・モード、すなわち電力を落とされているモードに戻る。
【００８７】
フローチャート４００は、さらにウェークアップ・アラーム論理２２２の一実施形態を示す。幾つかの別の実施形態では、記載された機能はフローチャート４００で示す順序とは異なる順序で行われてもよく、あるいは記載された機能は同時に行われてもよく、あるいは記載された機能の幾つかは削除されてもよく、あるいは付加的な機能が追加されてもよい。
【００８８】
アラーム・ユニット３２４によってウェークアップ命令が生成されると、処理はブロック４０２で開始する。あるいは、ユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００に位置の情報（「ナビゲーションの更新」）を提供するように要求したときに、処理が開始してもよい。
【００８９】
ブロック４０４では、電力を投入する理由がウェークアップ命令によるものかあるいはユーザーからの位置の要求によるものかを判断する。電源を投入する理由が、ＧＰＳ受信機ユニット１００が低電力時刻保持回路２００によって維持されているＫ３２に基づく時刻を更新するために、アラーム・ユニット３２４によって生成されたウェークアップ命令である場合、処理はブロック４０６に進む。しかしながら、電源を投入する理由が、ユーザーからの位置の要求に応じて、位置の情報を提供するためである場合、処理はブロック４２２に進んで、ＧＰＳ受信機ユニット１００はナビゲーションの更新を開始する。
【００９０】
ブロック４０６では、後述するＫ３２クロック信号の再較正に用いられる選択された構成部品に電力を投入する。ＧＰＳ受信機ユニット１００の他の構成部品は、電力を節約するためにブロック４０６では電力を投入されない。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００は少なくとも特定された位置の情報をユーザーに表示するディスプレイ（図示せず）を含んでよい。ＧＰＳ受信機ユニット１００が周期的なナビゲーションの更新を行っている場合、ユーザーは装置がナビゲーションの更新を行っていることを知ったり、あるいは位置の情報を知ったりすることに、興味を持たないであろう。従って、ディスプレイ（図示せず）はブロック４０６では電力を節約するために電力を投入されない。
【００９１】
ブロック４０８では、温度センサ３０８がＫ３２発振器３０２の温度を測定する。ブロック４１０では、ＧＰＳ受信機ユニット１００がスリープ・モードに入っていた期間中のＫ３２発振器３０２の平均温度が特定される。ブロック４１２では、低電力時刻保持回路２００によって維持されているＫ３２に基づく時刻がアクセスされる。ブロック４１４では、温度／周波数誤差表２２４の情報に基づいた時刻誤差に基づいて、上述の補正係数が、Ｋ３２に基づく時刻の特定に適用される。そしてブロック４１６では、この補正係数が、低電力時刻保持回路２００に維持されているＫ３２に基づく時刻を補正するために用いられる。
【００９２】
一実施形態では、ブロック４１８で次回のウェークアップ命令の時刻が特定される。それに従って、アラーム・レジスタ３２６においてウェークアップ時刻が更新される。あるいは、他の実施形態は周期的なウェークアップ命令の間に所定の時間間隔を用い、および／または他の構成部品から周期的なウェークアップ命令を提供する。
【００９３】
ブロック４２０では、選択された（ブロック４０６で）電力を投入された構成部品の電力を落とす。低電力時刻保持回路２００によって維持されているＫ３２に基づく時刻が更新されたので、これらの選択された構成部品は、電力資源を節約するために電力を落とされる。そして処理はブロック４０２に戻り、次のウェークアップ命令あるいはユーザーからの位置要求があるまで待機する。
【００９４】
ブロック４０４で位置の要求が受信されると、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、それがＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を正確に特定して、その位置をユーザーに表示するためであることを理解し、処理はブロック４２２に進む。すなわち、ユーザーはナビゲーションの更新を望んでいる。
【００９５】
従って、後述するＧＰＳ受信機ユニット１００の構成部品は、ブロック４２２で電力と投入される。Ｍ１１に基づく時刻の更新に関連する構成部品はブロック４２２で電力を投入される。例えば、無線２０２、ＧＰＳ発振器２０４、温度センサ２０６、ナビゲーション・プロセッサ２１０、整合フィルタ２１２、Ａ／Ｄ変換器２１４、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６、エッジ整列比率カウンタ２１８、および／またはメモリ２２０は、再び電力を投入される。
【００９６】
さらに、ＧＰＳ受信機ユニット１００はＭ１１に基づく時刻の更新とは関連しない付加的な構成部品を含んでもよく、それらの構成部品もブロック４２２で電力を投入される。例えば、ディスプレイ（図示せず）およびそれに関連する回路は、特定された位置の情報をユーザーに表示するために使用されるであろう。従って、ディスプレイに電力を投入する必要がある。対照的に、ブロック４０６では、（ブロック４０６〜４１６で）上述したように、Ｋ３２に基づく時刻の更新をしている間は位置の情報が表示されないので、ディスプレイに電力を投入する必要はない。一実施形態では、これらの付加的な構成部品は、ブロック４０６で上述した構成部品と同時に電源を投入される。
【００９７】
他の１つの実施形態では、ナビゲーションの更新が完了するまで、これらの付加的な構成部品への電力の投入を遅らせる。従って、ブロック４２２は２つの別々のブロックとして表され、付加的な構成部品への電力の投入は、フローチャート４００の後の方に挿入される新たなブロックとして表される。ＧＰＳ受信機ユニット１００が更新された位置を特定した後に、これらの付加的な選択された構成部品は、ユーザーに更新された位置を表示するように、電力を投入される。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、少なくとも特定された位置の情報をユーザーに表示するディスプレイ（図示せず）とそれに関連する回路とを含んでよい。位置の更新が要求された場合にのみこれらの付加的な選択された構成部品に再び電力を投入することを遅らせる、このような別の実施形態は、電力を節約する点で特に有利である。すなわち、選択された付加的な構成部品が、クロックの再較正とそれに関連するナビゲーションの更新のために必要とされなければ、ウェークアップ命令が受信された場合でもそれらの選択された構成部品をスリープ・モードに維持することにより、さらに電力が節約される。
【００９８】
ブロック４２４では、温度センサ３０８がＫ３２発振器３０２の温度を測定し、ブロック４０８〜４１６で説明された上述の処理を用いて温度／周波数誤差表２２４から特定される補正係数を用いて時刻を補正することによって、低電力時刻保持回路２００によって維持されているＫ３２に基づく時刻を補正する。すなわち、スリープ・モードの間に起こった如何なる温度／周波数のズレに対しても、Ｋ３２に基づく時刻が補正される。
【００９９】
ブロック４２６では、更新されたＫ３２に基づく時刻は、エッジ整列比率カウンタ２１６によって、Ｍ１１に基づく時刻に転写される。従って、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、その構成部品に電力を投入し、低電力時刻保持回路２００からの補正されたＫ３２に基づく時刻を用いて、ＧＰＳ発振器２０４によって提供されるＭ１１クロック信号からのＧＰＳ時刻を正確に更新する。しかしながら、一実施形態では、Ｍ１１クロック信号における誤差は、ＧＰＳ発振器２０４の温度変化が原因で起こっているかもしれない。従って、ブロック４２８では、温度センサ２０６がＧＰＳ発振器２０４の温度を測定する。ブロック４３０では、ＧＰＳ発振器２０４の現在の温度が特定される。ブロック４３２では、Ｍ１１の周波数誤差が温度／周波数表から特定される。
【０１００】
ブロック４３６では、更新されたＴ２０エポックを用いて、可視であるＧＰＳ衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８の、位置とドップラーを推定する。ブロック４３８では、可視である衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８の推定される位置に基づいて、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、整合フィルタ２１２あるいはＧＰＳ信号プロセッサ２０８を用いて、可視である衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８についての、ＰＮ符号位相（モジュロ１ｍｓ）を測定する。そして、ブロック４４０では、推定されたＴ２０エポックを用いて、衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８のそれぞれについての、予想される現在の完全なＰＮ符号位相が、週における時刻（ＴＯＷ）として計算される。すなわち、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、ＧＰＳ発振器２０４からの更新されたＭ１１クロック信号を用いて、モジュロ１ｍｓのＰＮ符号位相を正確に推定し、予想される完全なＰＮ符号位相を週における時刻として計算する。
【０１０１】
ブロック４４２では、測定されたＰＮ符号位相（モジュロ１ｍｓ）に一致するように、完全な符号位相が補正される。ブロック４４４では、推定された補正後の完全なＰＮ符号位相に基づいて、ナビゲーション解が計算される。次に、ブロック４４６では、計算されたナビゲーション解が、時間の単位で、前回のナビゲーション解と比較される。
【０１０２】
ブロック４４８では、ＧＰＳ受信機ユニット１００の計算された位置が、前回のナビゲーション解の時刻から±０.５ｍｓ未満（１ＰＮ符号未満）だけ変化しているか否かが特定される。特定された変化が±０.５ｍｓを超える場合（ＮＯの場合）、処理はブロック４５０へ進み、ＧＰＳ受信機ユニット１００がＧＰＳ衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８のそれぞれから完全な６秒間のサブ・フレームを収集して、ＧＰＳ時刻を確立する。ブロック４５２では、ＧＰＳ受信機ユニット１００が従来の方法を用いてナビゲーション解を更新し、それによりＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を正確に特定する。
【０１０３】
しかし、ブロック４４８で位置の変化が０.５ｍｓ以下と特定された場合（ＹＥＳの場合）、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、低電力時刻保持回路２００でＧＰＳ時刻を正確に維持している。従って、処理はブロック４５４へ進み、補正されたＴ２０時刻を用いて、上述した手法によってエッジ整列比率カウンタ２１８を用いて低電力時刻保持回路２００のＭ１１時刻を更新する。従って、次回の電力を落とす期間に備えて、Ｋ３２クロック信号は正確に特定されたＧＰＳ Ｔ２０時刻と関連付けられる。
【０１０４】
一実施形態では、温度／周波数誤差表２２４に含まれるデータは、上記のように収集された温度および周波数の情報を用いて更新される。すなわち、この実施形態では、取得した温度および周波数のデータを用いて温度／周波数誤差表２２４のデータを継続的に更新し、それにより、温度／周波数誤差表２２４から特定されるそれ以降の補正係数の正確さが改善される。
【０１０５】
ブロック４５８では、ＧＰＳ受信機ユニット１００がそのままオンであり続けるか否かを特定する。ＧＰＳ受信機ユニット１００がオンであり続ける場合（ＹＥＳの場合）、処理はブロック４６０へ進み、ＧＰＳ受信機ユニット１００は他の機能を実現する。上記のような他の機能は、電力を落としている期間の間も時刻を正確に維持することに必ずしも関連性があるとは言えないので、本明細書では詳しく記載していない。これらの他の機能が実現された後、処理はブロック４１８へ戻り、次回のウェークアップ命令が特定される。
【０１０６】
ブロック４５８で、ＧＰＳ受信機ユニットがオンであり続ける理由はないと特定された場合（ＮＯの場合）、処理は直接ブロック４１８へ戻る。すなわち、処理はブロック４１８へ進み、ＧＰＳ受信機ユニット１００は電力を落とされ、低電力時刻保持回路２００が正確にＧＰＳ時刻を維持しながら、電力を節約する。
【０１０７】
ＧＰＳ受信機ユニット１００の上述の実施形態は、ＧＰＳ発信機２０４の電力が落とされている期間の間も正確にＧＰＳ時刻が維持されるように、Ｋ３２発振器３０２から生成されるＫ３２クロック信号と、ＧＰＳ発信機２０４から生成されるＭ１１クロック信号とを更新するものとして基本的に説明される。他の実施形態は、ＧＰＳ衛星からの位置の特定に関連する他の様々なクロック信号を更新する。さらに、ＧＰＳ発振器２０４は、実質的に１１ＭＨｚに等しい発振周波数を備える信号を提供するものとして説明される。同様に、Ｋ３２発振器３０２は、実質的に３２ＫＨｚに等しい発振周波数を備える信号を生成するものとして説明される。ＧＰＳ受信機ユニットの他の実施形態は、ＧＰＳ発振器２０４およびＫ３２発振器３０２の発振周波数とは異なる発振周波数を備える、ＧＰＳ発振器および／または低電力時刻保持回路内に配置されている発振器を用いて実施してもよい。さらに、低電力時刻保持回路は、構成部品の電力が落とされている期間の間にＧＰＳ時刻の精度を維持するために用いられる、実質的に３２ｋＨｚのクロック信号を提供するものとして説明される。他の実施形態では、低電力時刻保持回路２００から提供されるクロック信号は、ＧＰＳ受信機ユニット内に配置されている他の構成部品にクロック信号を提供するために使用される。しかし、そのような構成部品の詳細については、本発明の動作および機能を理解するために必要な範囲以上には記載されていない。
【０１０８】
別の実施形態では、温度センサ２０６および３０８は、ＧＰＳ発振器２０４およびＫ３２発振器３０２の動作温度が検知されるように適切に配置された、単一の温度センサに置き換えられ、あるいは組み込まれる。このような温度センサはさらに、ナビゲーション・プロセッサ２１０に直接的に信号を提供するように構成されていてもよい。この実施形態は、構成部品の点数を削減し、それに伴ってコスト、サイズ、および電力消費を削減できるであろう。
【０１０９】
図３および図４の図示の都合で、および本発明の動作と機能の説明の都合で、感知された温度を処理すること、Ｋ３２発振器３０２、およびＧＰＳ発振器２０４からの信号における合計の周波数誤差を計算することは、ナビゲーション・プロセッサ２１０による論理の実行によって実現され、そのような論理はウェークアップ・アラーム論理２２２の一部として含まれると記載かつ図示した。その代わりに、この処理は異なるプロセッサによって実現されてもよい。さらに、感知された温度を処理する論理、およびＫ３２発振器３０２からの信号における合計の周波数誤差を計算する論理は、メモリ２２０あるいは他の適切なメモリの内部に含まれる専用論理モジュール（図示せず）に含まれてよい。加えて、ＬＰクロックの温度／周波数誤差表３２２および／またはＧＰＳクロックの温度／周波数誤差表２２４は、簡単のためにメモリ２２０に含まれると図示した。感知温度表５０８は、別の位置および／または適切な別の記憶媒体の内部に含まれてよい。このような別の実施形態は、本出願の開示範囲内に含まれており、添付する特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【０１１０】
本発明の様々な実施形態を記載したが、当業者が利用できる様々な変更も、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
（図面の簡単な説明）
図面内の構成要素は必ずしも実物大ではなく、その代わりに本発明の原理を図解すべく強調がなされている。
【図１】全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機の動作における典型的な環境を示すブロック図である。
【図２】ＧＰＳ受信機の実施形態を示すブロック図である。
【図３】ＧＰＳ受信機の他の１つの実施形態を示すブロック図である。
【図４】ＧＰＳ受信機の他の１つの実施形態を示すブロック図である。
【図５】ブラウンアウト検知回路の実施形態を示すブロック図である。
【図６】一実施形態におけるブラウンアウト検知処理を説明するフローチャートである。
【図７】ＲＴＣクロック信号を用いてＧＰＳクロック信号を更新することと、推定されたＧＰＳ時刻がＧＰＳ受信機の位置を取得できるほど十分に正確であるか否かを特定することを含む処理の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】ＲＴＣクロック信号を用いてＧＰＳクロック信号を更新することと、推定されたＧＰＳ時刻がＧＰＳ受信機の位置を取得できるほど十分に正確であるか否かを特定することを含む処理の一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】ＲＴＣクロック信号を用いてＧＰＳクロック信号を更新することと、推定されたＧＰＳ時刻がＧＰＳ受信機の位置を取得できるほど十分に正確であるか否かを特定することを含む処理の一実施形態を示すフローチャートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機システムであって、
ＧＰＳ衛星データを用いて前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしている時にＧＰＳ時刻に較正されているＧＰＳクロックと、
前記ＧＰＳクロックよりかなり低い電力を使用するリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）と、
前記ＲＴＣに接続されたブラウンアウト検知回路を備え、
前記ＧＰＳクロックは、前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしていない時に電力を落とされるように構成されており、
前記ＲＴＣは、前記ＧＰＳクロックの電力が落とされている時に時刻を保持するように構成されており、
前記ブラウンアウト検知回路は、ＲＴＣクロック信号を受信し、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失を検知し、所定のしきい値を超えるＲＴＣクロック・サイクルの喪失を示すＲＴＣステータス信号を出力するように構成されている、ＧＰＳ受信機システム。
【請求項２】
前記ブラウンアウト検知回路は、
前記ＲＴＣクロック信号を受信して、前記ＲＴＣクロックがサイクルを喪失しているか否かを特定する検知回路と、
前記検知回路からの信号出力を保存して、前記ＲＴＣクロックが「良好」および「不良」の何れか一方であることを示すステータス信号を出力するステータス回路を備え、
前記検知回路は、サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを特定するように調整されている、請求項１のＧＰＳ受信機システム。
【請求項３】
前記検知回路は、所定の時定数を備える抵抗容量（ＲＣ）時定数要素を備え、
前記ＲＣ時定数要素は、前記ＲＴＣクロック信号を受信して、減少電圧を出力し、
前記減少電圧のレベルは、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを示す、請求項２のＧＰＳ受信機システム。
【請求項４】
前記ステータス信号を受信するように接続されたナビゲーション・プロセッサをさらに備え、
前記ナビゲーション・プロセッサは、前記ステータス信号に基づいて衛星の取得をするために前記ＲＴＣクロックを使用するか否かを特定する、請求項３のＧＰＳ受信機。
【請求項５】
前記ＲＴＣおよび前記ＧＰＳクロックに接続されたエッジ整列比率カウンタ（ＥＡＲＣ）をさらに備え、
衛星の取得のための前記ＧＰＳ受信機システムの始動時に、前記ＲＴＣクロックによって保持された時刻は、ＥＡＲＣを用いてＧＰＳクロックに転写され、
前記転写されたＲＴＣ時刻は、前記ステータス信号が前記ＲＴＣを「良好」と示す場合に、取得に用いられる、請求項４のＧＰＳ受信機システム。
【請求項６】
全地球測位システム（「ＧＰＳ」）ナビゲーションのためのシステムであって、
ベースバンド・チップと、
無線周波数（ＲＦ）チップを備え、
前記ＲＦチップと前記ベースバンド・チップは、インターフェースを経由して接続しており、
前記ＲＦチップは、
ＧＰＳ衛星データを用いて前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしている時にＧＰＳ時刻に較正されているＧＰＳクロックと、
前記ＧＰＳクロックよりかなり低い電力を使用するリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）と、
前記ＲＴＣに接続されたブラウンアウト検知回路を備え、
前記ＧＰＳクロックは、前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしていない時に電力を落とされるように構成されており、
前記ＲＴＣは、前記ＧＰＳクロックの電力が落とされている時に時刻を保持するように構成されており、
前記ブラウンアウト検知回路は、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失を検知するように構成されている、システム。
【請求項７】
前記ＲＦチップは、
前記ＲＴＣに接続された温度センサと、
前記温度センサに接続されたアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器をさらに備える、請求項６のシステム。
【請求項８】
前記ベースバンド・チップは、
前記ＲＴＣクロック信号が衛星の取得に使用されるべきか否かを示すＲＴＣステータス信号を含む、前記インターフェースを経由した前記ＲＦチップからの信号を受信するように接続されたナビゲーション・プロセッサと、
ＧＰＳクロック信号および前記ＲＴＣクロック信号を受信するように接続され、それぞれのＧＰＳおよびＲＴＣクロック信号を高精度で整列させるように構成されており、前記ＲＴＣクロックによって保持された時刻を前記ＧＰＳクロックに転写するように構成されている、エッジ整列比率カウンタ（ＥＡＲＣ）と、
前記Ａ／Ｄ変換器および前記ＲＴＣに接続され、前記ＲＴＣクロックに対する温度を周波数に関連付ける表を保存するように構成されている、メモリ・デバイスを備える、請求項７のシステム。
【請求項９】
前記ブラウンアウト検知回路は、
前記ＲＴＣクロック信号を受信し、前記ＲＴＣクロックがサイクルを喪失しているか否かを特定する検知回路と、
前記検知回路からの信号出力を保存し、前記ＲＴＣが「良好」および「不良」の何れか一方であることを示すステータス信号を出力するステータス回路を備え、
前記検知回路は、サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えているか否かを特定するように調整されている、請求項７のシステム。
【請求項１０】
前記検知回路は、所定の時定数を備える抵抗容量（ＲＣ）時定数要素を備え、
前記ＲＣ時定数要素は、前記ＲＴＣクロック信号を受信して、減少電圧を出力し、
前記減少電圧のレベルは、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを示す、請求項９のシステム。
【請求項１１】
前記インターフェースは、シリアル周辺機器インターフェースを備える、請求項７のシステム。
【請求項１２】
前記ナビゲーション・プロセッサは、前記ＲＴＣのステータスを要求する前記ブラウンアウト検知回路への前記インターフェースを介した命令を送信し、
前記ブラウンアウト検知回路は、前記インターフェースを介してＲＴＣステータスを送信することによって応答する、請求項８のシステム。
【請求項１３】
全地球測位システム（「ＧＰＳ」）ナビゲーションのためのシステムであって、
無線周波数（ＲＦ）チップと、
ベースバンド・チップを備え、
前記ＲＦチップは、ＧＰＳ衛星データを用いて前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしている時にＧＰＳ時刻に較正されているＧＰＳクロックを備え、
前記ＧＰＳクロックは、前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしていない時に電力を落とされるように構成されており、
前記ベースバンド・チップと前記ＲＦチップは、システム・インターフェースを経由して接続しており、
前記ベースバンド・チップは、
前記ＧＰＳクロックよりかなり低い電力を使用するリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）と、
前記ＲＴＣに接続されたブラウンアウト検知回路を備え、
前記ＲＴＣは、前記ＧＰＳクロックの電力が落とされている時に時刻を保持するように構成されており、
前記ブラウンアウト検知回路は、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失を検知するように構成されている、システム。
【請求項１４】
前記ベースバンド・チップは、
前記ＲＴＣに接続された温度センサと、
前記温度センサに接続されたアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器をさらに備える、請求項１３のシステム。
【請求項１５】
前記ベースバンド・チップは、
ＧＰＳクロック信号および前記ＲＴＣクロック信号を受信するように接続され、それぞれのクロック信号を高精度で整列させるように構成されており、前記ＲＴＣクロックによって保持された時刻を前記ＧＰＳクロックに転写するように構成されている、エッジ整列比率カウンタ（ＥＡＲＣ）をさらに備える、請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記ベースバンド・チップは、周辺機器インターフェースを経由してプロセッサとメモリに接続されており、
前記メモリ・デバイスは、前記Ａ／Ｄ変換器および前記ＲＴＣに接続されており、前記ＲＴＣクロックに対する温度を周波数に関連付ける表を保存するように構成されており、
前記プロセッサは、前記ＲＴＣクロック信号が衛星の取得に使用されるべきか否かを示すＲＴＣステータス信号を含む、前記周辺機器インターフェースを経由した信号を受信するように構成されている、請求項１５のシステム。
【請求項１７】
前記ブラウンアウト検知回路は、
前記ＲＴＣクロック信号を受信して、前記ＲＴＣクロックがサイクルを喪失しているか否かを特定する検知回路と、
前記検知回路からの信号出力を保存して、前記ＲＴＣクロックが「良好」および「不良」の何れか一方であることを示すステータス信号を出力するステータス回路を備え、
前記検知回路は、サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを特定するように調整されている、請求項１３のシステム。
【請求項１８】
前記検知回路は、所定の時定数を備える抵抗容量（ＲＣ）時定数要素を備え、
前記ＲＣ時定数要素は、前記ＲＴＣクロック信号を受信して、減少電圧を出力し、
前記減少電圧のレベルは、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを示す、請求項１７のシステム。
【請求項１９】
前記システム・インターフェースは、シリアル周辺機器インターフェースを備える、請求項１３のシステム。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記ＲＴＣのステータスを要求する前記ブラウンアウト検知回路への前記周辺機器インターフェースを介した命令を送信し、
前記ブラウンアウト検知回路は、前記周辺機器インターフェースを介してＲＴＣステータスを送信することによって応答する、請求項１６のシステム。
【請求項２１】
クロック信号生成装置におけるクロック・サイクルの喪失を検知する装置であって、
前記クロック信号生成装置からのクロック信号を受信して、前記クロック信号生成装置がサイクルを喪失しているか否かを特定する検知回路と、
前記検知回路による信号出力を保存して、前記クロック信号生成装置が「良好」および「不良」の何れか一方であることを示すステータス信号を出力するステータス回路を備え、
前記検知回路は、サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを特定するように調整されている、装置。
【請求項２２】
前記検知回路は、所定の時定数を備える抵抗容量（ＲＣ）時定数要素を備え、
前記ＲＣ時定数要素は、前記ＲＴＣクロック信号を受信して、減少電圧を出力し、
前記減少電圧のレベルは、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを示す、請求項２１の装置。
【請求項２３】
前記ステータス回路は、ラッチ装置を備え、
前記検知回路は、前記ラッチ装置に接続された電圧比較器をさらに備え、
前記電圧比較器は、前記減少電圧と基準電圧を比較して、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超える場合に、前記ラッチをリセットする結果信号を出力する、請求項２２の装置。
【請求項２４】
全地球測位システム（「ＧＰＳ］）受信機のリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）のステータスを特定する方法であって、
検知回路においてＲＴＣクロック信号を受信する工程と、
前記ＲＴＣがクロック信号を喪失して前記クロック・サイクルの喪失が所定のしきい値を超える場合を検知する工程と、
「良好」および「不良」の何れか一方である、前記ＲＴＣの前記ステータスを保存する工程と、
前記クロック・サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超える場合に、前記ＲＴＣの前記ステータスを「不良」に設定する工程と、
衛星の取得のために前記ＲＴＣクロック信号を用いる前に、前記ＲＴＣの前記ステータスを確認する工程を備える方法。
【請求項２５】
前記検知する工程は、抵抗容量（ＲＣ）回路において前記ＲＴＣクロック信号を受信する工程を備え、
前記ＲＣ回路は、前記クロック・サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超える場合に、前記ＲＣ回路の出力電圧が所定のレベル未満まで減少するように、計算されたＲＣ時定数を備える、請求項２４の方法。
【請求項２６】
前記ステータスを保存する工程は、前記ＲＣ回路の前記出力電圧のレベルに基づいてステータス・ビットを保存する工程を備え、
前記ステータス・ビットの第１論理値は「良好」を示し、前記ステータス・ビットの第２論理値は「不良」を示す、請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記ＧＰＳ受信機の始動時に、前記ＲＴＣに電力を投入している期間の間は、「良好」を示すように前記ステータス・ビットを設定する工程をさらに備える、請求項２６の方法。
【請求項２８】
前記ＧＰＳ受信機の始動時に、エッジ整列比率カウンタ（ＥＡＲＣ）を用いて前記ＲＴＣによって保持されていた時刻をＧＰＳクロックに転写する工程と、
前記ＲＴＣの前記ステータスを確認する工程と、
前記ＲＴＣの前記ステータスが「良好」の場合に、衛星の取得のために前記転写された時刻を用いる工程をさらに備える、請求項２７の方法。
【請求項１】
全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機システムであって、
ＧＰＳ衛星データを用いて前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしている時にＧＰＳ時刻に較正されているＧＰＳクロックと、
前記ＧＰＳクロックよりかなり低い電力を使用するリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）と、
前記ＲＴＣに接続されたブラウンアウト検知回路を備え、
前記ＧＰＳクロックは、前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしていない時に電力を落とされるように構成されており、
前記ＲＴＣは、前記ＧＰＳクロックの電力が落とされている時に時刻を保持するように構成されており、
前記ブラウンアウト検知回路は、ＲＴＣクロック信号を受信し、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失を検知し、所定のしきい値を超えるＲＴＣクロック・サイクルの喪失を示すＲＴＣステータス信号を出力するように構成されている、ＧＰＳ受信機システム。
【請求項２】
前記ブラウンアウト検知回路は、
前記ＲＴＣクロック信号を受信して、前記ＲＴＣクロックがサイクルを喪失しているか否かを特定する検知回路と、
前記検知回路からの信号出力を保存して、前記ＲＴＣクロックが「良好」および「不良」の何れか一方であることを示すステータス信号を出力するステータス回路を備え、
前記検知回路は、サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを特定するように調整されている、請求項１のＧＰＳ受信機システム。
【請求項３】
前記検知回路は、所定の時定数を備える抵抗容量（ＲＣ）時定数要素を備え、
前記ＲＣ時定数要素は、前記ＲＴＣクロック信号を受信して、減少電圧を出力し、
前記減少電圧のレベルは、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを示す、請求項２のＧＰＳ受信機システム。
【請求項４】
前記ステータス信号を受信するように接続されたナビゲーション・プロセッサをさらに備え、
前記ナビゲーション・プロセッサは、前記ステータス信号に基づいて衛星の取得をするために前記ＲＴＣクロックを使用するか否かを特定する、請求項３のＧＰＳ受信機。
【請求項５】
前記ＲＴＣおよび前記ＧＰＳクロックに接続されたエッジ整列比率カウンタ（ＥＡＲＣ）をさらに備え、
衛星の取得のための前記ＧＰＳ受信機システムの始動時に、前記ＲＴＣクロックによって保持された時刻は、ＥＡＲＣを用いてＧＰＳクロックに転写され、
前記転写されたＲＴＣ時刻は、前記ステータス信号が前記ＲＴＣを「良好」と示す場合に、取得に用いられる、請求項４のＧＰＳ受信機システム。
【請求項６】
全地球測位システム（「ＧＰＳ」）ナビゲーションのためのシステムであって、
ベースバンド・チップと、
無線周波数（ＲＦ）チップを備え、
前記ＲＦチップと前記ベースバンド・チップは、インターフェースを経由して接続しており、
前記ＲＦチップは、
ＧＰＳ衛星データを用いて前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしている時にＧＰＳ時刻に較正されているＧＰＳクロックと、
前記ＧＰＳクロックよりかなり低い電力を使用するリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）と、
前記ＲＴＣに接続されたブラウンアウト検知回路を備え、
前記ＧＰＳクロックは、前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしていない時に電力を落とされるように構成されており、
前記ＲＴＣは、前記ＧＰＳクロックの電力が落とされている時に時刻を保持するように構成されており、
前記ブラウンアウト検知回路は、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失を検知するように構成されている、システム。
【請求項７】
前記ＲＦチップは、
前記ＲＴＣに接続された温度センサと、
前記温度センサに接続されたアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器をさらに備える、請求項６のシステム。
【請求項８】
前記ベースバンド・チップは、
前記ＲＴＣクロック信号が衛星の取得に使用されるべきか否かを示すＲＴＣステータス信号を含む、前記インターフェースを経由した前記ＲＦチップからの信号を受信するように接続されたナビゲーション・プロセッサと、
ＧＰＳクロック信号および前記ＲＴＣクロック信号を受信するように接続され、それぞれのＧＰＳおよびＲＴＣクロック信号を高精度で整列させるように構成されており、前記ＲＴＣクロックによって保持された時刻を前記ＧＰＳクロックに転写するように構成されている、エッジ整列比率カウンタ（ＥＡＲＣ）と、
前記Ａ／Ｄ変換器および前記ＲＴＣに接続され、前記ＲＴＣクロックに対する温度を周波数に関連付ける表を保存するように構成されている、メモリ・デバイスを備える、請求項７のシステム。
【請求項９】
前記ブラウンアウト検知回路は、
前記ＲＴＣクロック信号を受信し、前記ＲＴＣクロックがサイクルを喪失しているか否かを特定する検知回路と、
前記検知回路からの信号出力を保存し、前記ＲＴＣが「良好」および「不良」の何れか一方であることを示すステータス信号を出力するステータス回路を備え、
前記検知回路は、サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えているか否かを特定するように調整されている、請求項７のシステム。
【請求項１０】
前記検知回路は、所定の時定数を備える抵抗容量（ＲＣ）時定数要素を備え、
前記ＲＣ時定数要素は、前記ＲＴＣクロック信号を受信して、減少電圧を出力し、
前記減少電圧のレベルは、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを示す、請求項９のシステム。
【請求項１１】
前記インターフェースは、シリアル周辺機器インターフェースを備える、請求項７のシステム。
【請求項１２】
前記ナビゲーション・プロセッサは、前記ＲＴＣのステータスを要求する前記ブラウンアウト検知回路への前記インターフェースを介した命令を送信し、
前記ブラウンアウト検知回路は、前記インターフェースを介してＲＴＣステータスを送信することによって応答する、請求項８のシステム。
【請求項１３】
全地球測位システム（「ＧＰＳ」）ナビゲーションのためのシステムであって、
無線周波数（ＲＦ）チップと、
ベースバンド・チップを備え、
前記ＲＦチップは、ＧＰＳ衛星データを用いて前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしている時にＧＰＳ時刻に較正されているＧＰＳクロックを備え、
前記ＧＰＳクロックは、前記ＧＰＳ受信機システムがナビゲートしていない時に電力を落とされるように構成されており、
前記ベースバンド・チップと前記ＲＦチップは、システム・インターフェースを経由して接続しており、
前記ベースバンド・チップは、
前記ＧＰＳクロックよりかなり低い電力を使用するリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）と、
前記ＲＴＣに接続されたブラウンアウト検知回路を備え、
前記ＲＴＣは、前記ＧＰＳクロックの電力が落とされている時に時刻を保持するように構成されており、
前記ブラウンアウト検知回路は、ＲＴＣクロック・サイクルの喪失を検知するように構成されている、システム。
【請求項１４】
前記ベースバンド・チップは、
前記ＲＴＣに接続された温度センサと、
前記温度センサに接続されたアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器をさらに備える、請求項１３のシステム。
【請求項１５】
前記ベースバンド・チップは、
ＧＰＳクロック信号および前記ＲＴＣクロック信号を受信するように接続され、それぞれのクロック信号を高精度で整列させるように構成されており、前記ＲＴＣクロックによって保持された時刻を前記ＧＰＳクロックに転写するように構成されている、エッジ整列比率カウンタ（ＥＡＲＣ）をさらに備える、請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記ベースバンド・チップは、周辺機器インターフェースを経由してプロセッサとメモリに接続されており、
前記メモリ・デバイスは、前記Ａ／Ｄ変換器および前記ＲＴＣに接続されており、前記ＲＴＣクロックに対する温度を周波数に関連付ける表を保存するように構成されており、
前記プロセッサは、前記ＲＴＣクロック信号が衛星の取得に使用されるべきか否かを示すＲＴＣステータス信号を含む、前記周辺機器インターフェースを経由した信号を受信するように構成されている、請求項１５のシステム。
【請求項１７】
前記ブラウンアウト検知回路は、
前記ＲＴＣクロック信号を受信して、前記ＲＴＣクロックがサイクルを喪失しているか否かを特定する検知回路と、
前記検知回路からの信号出力を保存して、前記ＲＴＣクロックが「良好」および「不良」の何れか一方であることを示すステータス信号を出力するステータス回路を備え、
前記検知回路は、サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを特定するように調整されている、請求項１３のシステム。
【請求項１８】
前記検知回路は、所定の時定数を備える抵抗容量（ＲＣ）時定数要素を備え、
前記ＲＣ時定数要素は、前記ＲＴＣクロック信号を受信して、減少電圧を出力し、
前記減少電圧のレベルは、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを示す、請求項１７のシステム。
【請求項１９】
前記システム・インターフェースは、シリアル周辺機器インターフェースを備える、請求項１３のシステム。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記ＲＴＣのステータスを要求する前記ブラウンアウト検知回路への前記周辺機器インターフェースを介した命令を送信し、
前記ブラウンアウト検知回路は、前記周辺機器インターフェースを介してＲＴＣステータスを送信することによって応答する、請求項１６のシステム。
【請求項２１】
クロック信号生成装置におけるクロック・サイクルの喪失を検知する装置であって、
前記クロック信号生成装置からのクロック信号を受信して、前記クロック信号生成装置がサイクルを喪失しているか否かを特定する検知回路と、
前記検知回路による信号出力を保存して、前記クロック信号生成装置が「良好」および「不良」の何れか一方であることを示すステータス信号を出力するステータス回路を備え、
前記検知回路は、サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを特定するように調整されている、装置。
【請求項２２】
前記検知回路は、所定の時定数を備える抵抗容量（ＲＣ）時定数要素を備え、
前記ＲＣ時定数要素は、前記ＲＴＣクロック信号を受信して、減少電圧を出力し、
前記減少電圧のレベルは、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超えるか否かを示す、請求項２１の装置。
【請求項２３】
前記ステータス回路は、ラッチ装置を備え、
前記検知回路は、前記ラッチ装置に接続された電圧比較器をさらに備え、
前記電圧比較器は、前記減少電圧と基準電圧を比較して、前記サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超える場合に、前記ラッチをリセットする結果信号を出力する、請求項２２の装置。
【請求項２４】
全地球測位システム（「ＧＰＳ］）受信機のリアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）のステータスを特定する方法であって、
検知回路においてＲＴＣクロック信号を受信する工程と、
前記ＲＴＣがクロック信号を喪失して前記クロック・サイクルの喪失が所定のしきい値を超える場合を検知する工程と、
「良好」および「不良」の何れか一方である、前記ＲＴＣの前記ステータスを保存する工程と、
前記クロック・サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超える場合に、前記ＲＴＣの前記ステータスを「不良」に設定する工程と、
衛星の取得のために前記ＲＴＣクロック信号を用いる前に、前記ＲＴＣの前記ステータスを確認する工程を備える方法。
【請求項２５】
前記検知する工程は、抵抗容量（ＲＣ）回路において前記ＲＴＣクロック信号を受信する工程を備え、
前記ＲＣ回路は、前記クロック・サイクルの喪失が前記所定のしきい値を超える場合に、前記ＲＣ回路の出力電圧が所定のレベル未満まで減少するように、計算されたＲＣ時定数を備える、請求項２４の方法。
【請求項２６】
前記ステータスを保存する工程は、前記ＲＣ回路の前記出力電圧のレベルに基づいてステータス・ビットを保存する工程を備え、
前記ステータス・ビットの第１論理値は「良好」を示し、前記ステータス・ビットの第２論理値は「不良」を示す、請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記ＧＰＳ受信機の始動時に、前記ＲＴＣに電力を投入している期間の間は、「良好」を示すように前記ステータス・ビットを設定する工程をさらに備える、請求項２６の方法。
【請求項２８】
前記ＧＰＳ受信機の始動時に、エッジ整列比率カウンタ（ＥＡＲＣ）を用いて前記ＲＴＣによって保持されていた時刻をＧＰＳクロックに転写する工程と、
前記ＲＴＣの前記ステータスを確認する工程と、
前記ＲＴＣの前記ステータスが「良好」の場合に、衛星の取得のために前記転写された時刻を用いる工程をさらに備える、請求項２７の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００７−５２１４８３（Ｐ２００７−５２１４８３Ａ）
【公表日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１７２２３（Ｐ２００６−５１７２２３）
【出願日】平成１６年６月１０日（２００４．６．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１８５５８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００１３８８
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【出願人】（５０１３８２０８５）サーフ テクノロジー インコーポレイテッド (26)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１０日（２００４．６．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１８５５８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００１３８８
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【出願人】（５０１３８２０８５）サーフ テクノロジー インコーポレイテッド (26)
【Ｆターム（参考）】
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