位置情報送信機
【課題】位置情報送信機が設置された後に生ずる出力信号の偏差を補正することを可能とする位置情報送信機を提供することを目的とする。
【解決手段】人工衛星から送信される測位のための衛星測位信号との互換性を有する測位信号を送信する位置情報送信機であって、水晶に電圧をかけることにより、基準周波数の信号を生成する基準周波数発振部と、基準周波数の信号に電圧をかけることにより、基準周波数よりも大きい第１の周波数の信号となるように制御する第１の周波数制御部と、第１の周波数の信号を用いて、位置情報送信機が設置された位置を示す位置データを変調することにより、測位信号を生成する測位信号生成部と、基準時間を記憶する記憶部と、基準時間からの経過時間を計測する時間計測部と、を備え、経過時間が設定された第１の経過時間となった場合に、水晶にかける電圧を変化させることを特徴とする位置情報送信機である。
【解決手段】人工衛星から送信される測位のための衛星測位信号との互換性を有する測位信号を送信する位置情報送信機であって、水晶に電圧をかけることにより、基準周波数の信号を生成する基準周波数発振部と、基準周波数の信号に電圧をかけることにより、基準周波数よりも大きい第１の周波数の信号となるように制御する第１の周波数制御部と、第１の周波数の信号を用いて、位置情報送信機が設置された位置を示す位置データを変調することにより、測位信号を生成する測位信号生成部と、基準時間を記憶する記憶部と、基準時間からの経過時間を計測する時間計測部と、を備え、経過時間が設定された第１の経過時間となった場合に、水晶にかける電圧を変化させることを特徴とする位置情報送信機である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置情報送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００６−２２２４８９号公報（特許文献１）がある。この公報には、「少なくとも一つの基地局と少なくとも一つの移動局から構成されるデジタル無線システムにおいて、上記基地局および上記移動局は、それぞれ時間情報を受信する受信機を有し、上記受信機は、少なくとも上記時間情報から所定の同期信号を検出する受信部と、上記受信部からの同期信号に基づいて送信のためのフレームタイミング信号を生成するフレームタイミング信号生成部を有し、上記基地局および上記移動局は、上記フレームタイミング信号に同期して送受信を行うように構成される。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２２４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１には、位置情報送信機が記載されている。しかし、特許文献１の位置情報送信機は時間が経過した場合のクロック部の周波数が変化することについて何ら開示されていない。本発明は、位置情報送信機が設置された後に生ずる出力信号の偏差を補正することを可能とする位置情報送信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、人工衛星から送信される測位のための衛星測位信号との互換性を有する測位信号を送信する位置情報送信機であって、水晶に電圧をかけることにより、基準周波数の信号を生成する基準周波数発振部と、基準周波数の信号に電圧をかけることにより、基準周波数よりも大きい第１の周波数の信号となるように制御する第１の周波数制御部と、第１の周波数の信号を用いて、位置情報送信機が設置された位置を示す位置データを変調することにより、測位信号を生成する測位信号生成部と、基準時間を記憶する記憶部と、基準時間からの経過時間を計測する時間計測部と、を備え、経過時間が設定された第１の経過時間となった場合に、水晶にかける電圧を変化させることを特徴とする位置情報送信機である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、位置情報送信機が設置されてから時間が経過した場合に出力信号が変化した場合であっても、この出力信号の補正を行うことが可能とし、メンテナンスを不要とすることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施例の位置情報送信機を含んで構成される測位システムを説明するための図である。
【図２】位置情報送信機２から通信端末３へ送られる信号について説明するための図である。
【図３】本実施例の位置情報送信機２の構成を示した機能ブロック図である。
【図４】データ生成部１３によって実行される位置情報発信プログラムの処理フローチャートである。
【図５】本実施例の測位を行う通信端末３の機能を説明するための図である。
【図６】搬送波生成部１１３において、搬送波を生成する方法を簡単に説明するための図である。
【図７】ＴＣＸＯの経過時間と周波数偏差の関係の平均を示す一例を示す図である。
【図８】経過時間に対する周波数生成部１１３の周波数のズレ、そしてこの周波数ズレに対してどのように電圧制御発振部３２の制御電圧を変化させるかを示す図である。
【図９】記憶部１２に記憶された経過時間測定プログラムの一例である。
【図１０】経過時間が設定された時間となった場合に、実行される周波数設定プログラムの一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【０００９】
＜位置測位システム＞
図１は、本実施例の位置情報送信機を含んで構成される測位システムを説明するための図である。以下においては、前提となる測位システムの概要について説明する。図１の測位システムは、測位のための無線信号（衛星測位信号）を地上に向けて送信する複数の人工衛星１と、地上（屋内や地下街などを含む。）の１地点の位置データを含んだ測位信号である位置情報信号を発信する複数の位置情報送信機２と、人工衛星１及び位置情報送信機２からの測位信号に基づいて自身の現在位置を測位する携帯電話やカーナビゲーション等の通信端末３とを有する。また構造物４は衛星測位信号が届きにくい建物や地下街などを示している。本実施例では位置情報送信機２が屋内に設置されているものとして説明するが、高層ビル街など屋外であっても衛星からの衛星測位信号が届きにくい状況も考えられるため、このような場合においては位置情報送信機２を屋外に設置して使用することもできる。
【００１０】
人工衛星１は、例えばＧＰＳ、ガリレオ測位システム（Galileo Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）、準天頂衛星（Quazi-ZenithSatellites）システム等の測位システムにおける人工衛星である。なお、以下の説明では、人工衛星１はＧＰＳ衛星であるものとし、人工衛星１から送信される衛星測位信号は、例えば、Ｌ１ 信号（１５７５．４２ＭＨｚ）やＬ２信号（１２２７．６ＭＨｚ）などの、ＧＰＳ信号であるものとする。
【００１１】
人工衛星１から送られてくる衛星測位信号には、いわゆる航法メッセージが含まれている。航法メッセージは、例えば、全体で２５個のフレームを含み、各フレームは５個のサブフレームを含み、各サブフレームは１０ワードで構成され、１ワードは３０ビットで構成される。各サブフレームは、例えば、衛星時計の補正情報、精密軌道情報（エフェメリス）、概略軌道情報（アルマナック）、電離層補正情報、ＵＴＣ（Coordinated Universal Time）補正情報、人工衛星の健康情報等を含む。
【００１２】
これらの航法メッセージは、人工衛星１ごとに割り当てられた固有の符号パターンで疑似ランダムノイズ符号（Pseudo Random Noise Code）にスペクトラム拡散され、所定の周波数帯域の搬送波にＢＰＳＫ変調される。この疑似ランダムノイズ符号を生成するための個々の符号パターンに付された番号をＰＲＮ番号と呼び、それぞれの人工衛星１にはそれぞれ異なるＰＲＮ番号が割り当てられることから、このＰＲＮ番号は、人工衛星を識別したり測位信号の送信チャンネルを識別したりする番号としても利用される。つまり、スペクトラム拡散によって、複数の独立したチャンネルが構成される。
【００１３】
位置情報送信機２から発信される位置情報信号は、人工衛星１から地上に向けて送信される衛星測位信号と互換性を有しており、衛星測位信号と同じ変調方式により同様のフレーム構成を有するデータが無線信号として発信される。また、位置情報送信機２から発信される位置情報信号にも人口衛星に割り当てられたＰＲＮ番号とは異なるＰＲＮ番号が割り当てられている。これにより衛星測位信号を受信して測位が可能な携帯電話等の通信端末３においては、ハードウェアの構成を変更することなく、位置情報送信機２からの位置情報信号に基づいて位置測位が可能である。
【００１４】
通信端末３は、例えば、ＧＰＳ携帯電話やＰＮＤ（Personal Navigation Device）、カーナビゲーションなど、人工衛星１や位置情報送信機２の測位信号を受信して自身の現在位置を測位する携帯通信端末であり、且つ、高精度なクロック部を持つ。
＜位置情報送信機＞
図２は図１に示した位置情報送信機２から通信端末３へ送られる信号について説明するための図である。衛星測位信号が受信できない屋内などの天井面には、必要な測位精度に応じた間隔で多数の位置情報送信機２が設置される。そして本実施例における位置情報送信機２は、図示していない無線インタフェース部２１を備えており、無線インタフェース部２１から、位置情報送信機２自身の設置位置を示す位置データを含み、衛星測位信号と互換性がある位置情報信号が通信端末３に対して発信される。なお、この位置情報信号は特定の通信端末３に対して送信される信号ではなく、不特定多数の通信端末３に対して送信される無指向性の信号である。
【００１５】
位置情報送信機２の無線インタフェース部２１から発信される位置情報信号は、ＰＲＮ番号の符号パターンによってスペクトラム拡散され、所定周波数帯域の搬送波に変調されて発信される。例えば、位置情報送信機２の無線インタフェース部２１からは、それぞれＰＲＮ番号１７３の符号パターンでスペクトラム拡散（符号化）され、経度、緯度、高度を表す同一の位置データ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を含む、位置情報信号が発信される。
【００１６】
通常は図１のように複数の位置情報送信機２が設置され、それぞれから位置情報信号が送信されるが、この場合、基本的には送信元からの距離が近いほど信号の受信強度が大きくなる。そこで、通信端末３は、受信したすべての位置情報信号の中で最大の受信強度をもつものを１つだけ選択して、選択した位置情報信号に含まれる位置データ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を自らの位置であるとして測位する。つまり、人工衛星１からの衛星測位信号に基づく位置測位のように、複数の測位信号に基づいて正確に自らの位置測位を行う方法と異なり、近くに存在する位置情報送信機２の位置データを知ることで、この位置データを自らの位置と擬制することでより簡易に測位を行う。したがって、この方法で測位精度を向上させるためには、より短い距離間で位置情報送信機２を設置することが必要となる。
【００１７】
図３は、本実施例の位置情報送信機２の構成を示した機能ブロック図である。
位置情報送信機２は上記した設置場所を通信端末３に対して送信するための無線インタフェース部１１を備えている。また、ＲＡＭ（Random Acsess Memory）１２は位置情報送信機２の設置場所を示す位置データ（緯度ｘ１、経度ｙ１、高度ｚ１）、境界フラグ、ＰＲＮ番号、位置情報発信プログラムなどを記憶する記憶部である。
【００１８】
境界フラグは、位置情報送信機２が、屋外と屋内との境界付近に設置されていることを示す情報（境界エリア情報）であり、通信端末３において、自身の相関器のそれぞれに衛星測位信号と位置情報信号のいずれを受信させるか（動作モード）を設定するために用いられる。境界フラグの値は、例えば、図１における構造物４の出入口付近に設置された位置情報送信機２については「１：オン」に設定され、構造物４内の他の位置情報送信機２については「０：オフ」に設定される。
【００１９】
データ生成部１３は記憶部１２に記憶されている位置情報発信プログラムを実行することで無線インタフェース部１１に送る位置情報信号の源泉となる送信ビットストリーム信号を生成する。
図４は、データ生成部１３によって実行される位置情報発信プログラムの処理フローチャートである。なお、以下の説明において、符号の前に付した「Ｓ」の文字はステップを意味する。データ生成部１３は、まず始めに、記憶部１２から位置情報信号に含ませる位置データを取得する（Ｓ４１１）。次に、取得した位置データを含んだ位置情報メッセージを生成し（Ｓ４１２）、生成した位置情報メッセージを図示しないサブフレームに格納する（Ｓ４１３）。
【００２０】
次に、位置情報メッセージを格納したサブフレームから成る航法メッセージを、記憶部１２に設定されているＰＲＮ番号に該当する符号パターンによってスペクトラム拡散して送信ビットストリーム信号を生成し（Ｓ４１４）、生成した送信ビットストリーム信号を無線インタフェース部１１に送る（Ｓ４１５）。送信ビットストリーム信号を受信した無線インタフェース部１１はこの信号を送信ビット列記憶部１１１に格納する。
【００２１】
無線インタフェース部１１は、送信ビット列記憶部１１１、変調波生成部１１２、搬送波生成部１１３、ＢＰＳＫ変調部１１４を備えて構成されている。送信ビット列記憶部１１１は上記した通りデータ生成部１３から送られた送信ビットストリーム信号を記憶している。また、変調波生成部１１２においては、クロック部１４で生成されたクロック信号から１．０２３ＭＨｚの変調波を生成する。また、搬送波生成部１１３においては、クロック部１４で生成されたクロック信号から衛星測位信号に利用される中心周波数１．５７５４２ＧＨｚの搬送波を生成する。
【００２２】
クロック部１４は、例えばＴＣＸＯ（Temperature Compensated crystal Oscillator：温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（Oven Controlled crystal Oscillator：恒温槽型水晶発振器）等の発振器を含み、搬送波又は変調波を生成するためのクロック信号（例えば２０Ｍｈｚ）を生成する。搬送波や変調波は上記した位置情報信号を生成するために用いられる。
【００２３】
ＢＰＳＫ変調部１１４においては、変調波に応じて送信ビット列記憶部２１１に記憶された送信ビット列を１ビットずつ読み出し、搬送波の位相を切り替えるＢＰＳＫ変調を実行して、ＰＲＮ番号に応じたスペクトラム拡散信号の符号パターンにより符号化されて位置データを含む位置情報信号が生成される。このようにして生成された位置情報信号は、アンテナ１５から所定の周期で繰り返し発信される。位置情報信号はＧＰＳ衛星からの衛星信号と互換性を有しており、通信端末３においては、ハードウェア構成を変えることなく、衛星信号を受信して位置測位を行うのと同様に、位置情報信号を受信して位置測位を行うことができる。
【００２４】
電源１６は位置情報送信機の各部に電力を供給する。この電源１６は位置情報送信機２に内蔵されていてもよいし、外部からの電源を供給するようにしてもよい。制御部１７はＣＰＵ１７１を備えており、位置情報送信機２の制御を司っている。上記したデータ生成部１３の処理はこの制御部１７により行われる。
【００２５】
ＰＲＮ番号２３３はそれぞれの位置情報送信機２に設定されており、このＰＲＮ番号に応じてスペクトラム拡散の符号パターンの符号化がなされ、無線インタフェース部１１において位置情報信号が生成される。このＰＲＮ番号は例えば、非特許文献１に記載されているIndoor Messaging Systemでは１７３〜１８２の１０個の番号（チャンネル）が利用可能となっており、近接する他の位置情報送信機２との信号の干渉が発生しないように、上記した１０個から選択して設定される。
＜通信端末＞
次に、本実施例の位置情報送信機２から発信される位置情報信号を受信して自身の現在位置を測位する通信端末３について説明する。通信端末３は、例えば、ＧＰＳ受信装置やＧＰＳ測位機能が搭載された携帯電話機などの携帯通信端末である。
図５は、本実施例の測位を行う通信端末３の機能を説明するための図である。通信端末３は位置情報送信機２の無線インタフェース部１１のアンテナ１５から送信された位置情報信号を受信する無線インタフェース部２１を備えている。無線インタフェース部２１はアンテナ２２で受信した位置情報信号を４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚほどの周波数にダウンコンバートするダウンコンバート部２１１を備える。また、ダウンコンバートされた信号は復調部２１２によって、クロック部２３から入力されるクロック信号を用いて、復調（ＢＰＳＫ復調）した信号を生成する。この生成された復調した信号はＡ／Ｄ変換部２１３において量子化され受信ビットストリーム信号が生成される。
【００２６】
なお、クロック部２３は、ベースバンド処理部２４のＣＰＵ２４１を動作させるためのクロック信号、復調部２４２の復調動作に必要なクロック信号（例えば１．０２３ＭＨｚ）を生成する。クロック部２３は、例えばＴＣＸＯ（温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）等の高精度な発振器を含む。
【００２７】
相関部２１４は、並列動作可能（異なるＰＲＮ番号に対応する複数のチャンネルを同時にトラッキング可能）な不図示の複数の相関器を備える。各相関器にはそれぞれが復調するＰＲＮ番号を個別に設定することができる。各相関器は、Ａ／Ｄ変換部３１３から入力される受信ビットストリーム信号をＰＲＮ番号から生成された復号のための符号パターンによって復号する。つまり、この相関部２１４により位置情報信号がいずれのＰＲＮ番号に応じて符号化されたのか発見し、復号することができる。この復号結果はベースバンド処理部２４に送られる。
【００２８】
ベースバンド処理部２４は、ＣＰＵ２４１と記憶部２４２とを備える。ＣＰＵ２４１は詳細は省略するが、記憶部２４２に格納されている測位処理プログラムを実行することにより、自機の現在位置を取得することができる。そしてベースバンド処理部２４は現在の位置として取得した位置データを表示部２５に表示するため、ユーザがおおよその自分の位置を知ることが可能となる。
＜位置情報送信機のクロック部１４の経年劣化＞
以下においては、図３で示したクロック部１４の劣化について説明する。クロック部１４のは、アナログ電圧で振動周波数を制御する能力を持つＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator：温度補償型水晶発振器）である。図示はしないが、ＴＣＸＯは水晶と、温度センサ、発振回路、記憶素子、温度補償信号発生回路などのＬＳＩ回路または、水晶と、サーミスタ、抵抗、コンデンサ、トランジスタなどで構成されるアナログ回路などで実現される。ＶＣＸＯではなくＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）でもよい。
【００２９】
クロック部１４について簡単に説明すると、水晶に対して交流電圧を流すことにより、内部の水晶薄板が目に見えない状態で交流電圧が増幅され共振するものである。そして、この水晶の厚さ等によって共振する周波数は異なる。ＣＰＵ１７１は上記した交流電圧が水晶に対して電源部１６から流れるように制御を行う。なお、電源１６は、例えば３Ｖの直流電源であり、コイン電池やレギュレータなどからから構成されるもので、上記したクロック部１４への電力供給の他に、ＣＰＵ１７１や記憶部１２（ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等）に対しての直流電圧を入力するものである。
【００３０】
本実施例において、クロック部１４では、水晶に対して電圧制御部により所望の交流電圧をかけることにより、基準となる基準周波数のクロック信号（たとえば１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）が出力されるようにしている。
【００３１】
そして上記の＜位置情報送信機＞で説明したように、クロック部１４からのクロック信号は変調波生成部１１２と搬送波生成部１１３とに送られて、変調波生成部１１２において１．０２３ＭＨｚの変調波が生成され、また搬送波生成部１１３において１．５７５４２ＧＨｚの搬送波が生成される。本実施例においては、クロック部１４からのクロック信号として、１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚのものを採用しているため、変調波生成部１１２では、図示しない分周回路を用いて周波数を下げてクロック信号から１．０２３ＭＨｚの変調波を生成する。
【００３２】
図６は搬送波生成部１１３において、クロック部１４から送られるクロック信号から１．５７５４２ＧＨｚの搬送波を生成する方法を簡単に説明するための図であり、一般にＰＬＬシンセサイザと呼ばれるものである。まずクロック部からのクロック信号は、位相比較部３１に入力され、ここで基準発振周波数（たとえば２０ＭＨｚ）と出力周波数（１．５７５４２ＧＨｚ）との比較を行い、その差に見合う分の電圧を電圧制御発振部３２（ＶＣＯ）に出力する。
【００３３】
電圧制御発振部３２では位相比較部３１から送られる電圧（制御電圧）に基づいて共振周波数を変化させ、これにより発振周波数を変化させて出力するものである。本実施例における電圧制御発振部３２は、図示しないダイオードを有しており、このダイオードに印加する電圧（制御電圧）を変化させることにより、ダイオードの静電容量を変化して共振周波数を変化するもので、電圧（制御電圧）を大きくするほど、出力される発振周波数は大きくなるものである。
【００３４】
ここで、クロック部１４の水晶３１は時間が経つにつれて劣化し、その精度が変化することが判明した。すなわち、位置情報送信機２に水晶３１を有するクロック部を設置した場合に、時間が経過するにつれて基準となるクロック信号が変化するため、これに基づいて生成される搬送波、変調波が変化することになる。特に搬送波が変化すると、位置情報送信機２から位置情報信号を送信したとしても通信端末３で受信ができなくなったり、受信したとしても復号ができずに位置検知ができなくなる虞がある。あるいは規格外の周波数となった信号が位置情報送信機２から出力されることもあり得る。
【００３５】
そこで、以下においては位置情報送信機２を設定した後に、時間が経過して水晶３１が劣化した場合であっても、正しい搬送波（あるいは、変調波）を生成できるようにする方法を説明する。これにより、設置後に時間が経過したとしても位置情報送信機２は正確に位置情報信号を送信することができる、あるいは、通信端末３は位置情報信号に基づいて正確に位置検知を行うことができるものである。
【００３６】
ここで、水晶３１の時間が経つにつれた精度の劣化（経年劣化）の仕方については、実験によりある程度の法則に則っていることが分かった。
図７はＴＣＸＯの経過時間と周波数偏差の関係の平均を示す一例であるが、経過時間１年で−１ｐｐｍの周波数のズレがおきており、近年の高精度な周波数安定度の要求にこたえられきれていない。そこで、本実施例の位置情報送信機２は、記憶部１２にこのＴＣＸＯの経過時間と周波数偏差の関係を記憶しておき、この関係に基づいて補正を行うものである。
【００３７】
なお、経過時間の開始時間となる基準時間は記憶部に記憶しておき、時間計測部１８（タイマー）はこの基準時間からの経過時間を計測するものである。また、基準時間は図示しない設定部において設定することが可能であり、たとえば位置情報送信機２を設置する人により設定するようにできる。
【００３８】
以下においてはクロック部１４における周波数偏差の補正方法について説明する。クロック部１４では、電圧制御部により水晶に電圧がかけられていることは上記した通りであるが、この電圧を変化させるものである。まず、基準時間から時間が経つとともに、クロック部１４から出力される周波数は、元々出力していた周波数（たとえば２０ＭＨｚ）からズレが生じる。
【００３９】
上記したように図７はこの経過時間と周波数のズレ（偏差）との関係の一例を示すものであり、このように経過時間と周波数偏差との関係を予め計測しておく。 この関係は記憶部１２に記憶しておき、予め基準時間からの経過時間に対して生ずる周波数偏差の関係から、どれだけ制御に用いる電圧を変化させるか決定しておくものである。
【００４０】
すなわち、経過時間と周波数偏差との関係から、どの程度時間が経過したときに電圧制御部により水晶にかける電圧を変化させれば、クロック部１４から出力される周波数を元々出力していた周波数に近づけることができるか決定することができる。経過時間と周波数偏差との関係は水晶によって特性が異なるが、経過時間が増えるほど電圧制御部により水晶にかける電圧を小さくすることで周波数偏差を小さくできるものが多い。
【００４１】
たとえば、時間計測部１８で記憶部１２に記憶された基準時間からの経過時間を計測しておき、経過時間が設定された時間（たとえば３０日）となったときに、クロック部１４の電圧制御部により水晶にかける電圧を変化させるようにする。その後も経過時間と周波数偏差との関係から水晶にかける電圧を変化させるタイミングを予め決めておくことにより、たとえば基準時間から６０日後に再び電圧を変化させることで、クロック信号の周波数の補正を行うことが可能である。
【００４２】
また、クロック信号の周波数の補正を行うことにより、このクロック信号に基づいて生成される搬送波、及び、変調波の双方ともが補正されることになる。すなわち、搬送波は搬送波生成部１１３により、また変調波は変調波生成部１１２により入力されるクロック信号を制御することにより生成されるものであるからである。そして、位置情報送信機２から出力される位置情報信号は、これらの搬送波、変調波を用いて生成されるものであるため、上記したクロック信号の周波数の補正を行うことにより、結果として位置情報信号を補正することができる。
【００４３】
したがって、位置情報送信機２が設置された後に時間が経過した場合に水晶が劣化して周波数偏差（ズレ）が生じた場合であっても位置情報送信機から送信される位置情報信号を適正なものに補正することができ、周波数偏差による通信端末３において信号受信が不可となることや、あるいは位置測位ができなくなることを避けることが可能となるものである。通常はこのような事態を避けるために、定期的に位置情報送信機２のメンテナンスを行い、適正な位置情報信号が出力されているか、確認する必要が生じるが本実施例によれば、このように自身で補正を行うことでメンテナンスを不要とすることができる。
【００４４】
なお、クロック信号に基づいて搬送波、変調波が生成されるが、このうち周波数偏差が特に問題となるのが、搬送波である。上記においては、クロック部の電圧制御部による電圧を経過時間に応じて変化させることの説明をしたが、クロック部ではなく、搬送波生成部１１３から出力される搬送波の周波数を補正するようにしてもよい。
【００４５】
基準時間を記憶部１２に記憶しておき、時間計測部１８により経過時間を計測することは上記と同様であるが、搬送波の周波数を補正する場合には、経過時間に対して搬送波の周波数がどのようにずれていくかを予め計測しておくことが必要となる。すなわち、本実施例における搬送波の周波数は１．５７５４２ＧＨｚと決めてあるため、この周波数が時間の経過と共にどのように変化していくかを予め計測する。
【００４６】
そして、搬送波生成部１１３においては、上記したように電圧制御発振部３２において制御電圧を制御することで出力周波数を決定しているため、経過時間と周波数偏差との関係が分かれば、どのように制御電圧を変化させることにより出力周波数を適正値（１．５７５４２ＧＨｚ）とすることができるか決定可能である。
【００４７】
具体的には、上記したクロック信号の周波数補正と同様に、基準時間からの経過時間が設定時間となったときに周波数生成部１１３の電圧制御発信部の制御電圧を変化させる。その後も制御電圧を変化させるタイミングを決定しておくことにより、水晶の経年劣化により搬送波の周波数がずれたとしても搬送波の周波数を適正値に補正することが可能となる。この方法によっても、位置情報送信機２から出力される位置情報信号を補正することが可能となるため、結果として通信端末３において正確に信号受信を行い、位置測位ができるような位置情報信号を送信可能となる。
【００４８】
図８は、経過時間に対する周波数生成部１１３の周波数のズレ、そしてこの周波数ズレに対してどのように電圧制御発振部３２の制御電圧を変化させるかを示す図である。ここでは図８に示す関係を経年劣化テーブルと呼び、本実施例においては経年劣化テーブルを記憶部１２に記憶している。ここで列４１は「経過時間（ｄａｙ）」を格納する列であり、例えば３０日ごとに格納される。列４２は「周波数のズレ（ｐｐｍ）」を格納する列であり、例えば行４３では経過時間３０日では、−０．１ｐｐｍずれることを示している。列４３は周波数生成部１１３の電圧制御発振部３２で「出力電圧（Ｖ）」をどのように変化させるか示す列であり、例えば行４３では経過時間３０日では、−０．１ｐｐｍのズレを補正するために、電圧制御発振部３２のアナログ出力電圧を−２．９９Ｖとして周波数の補正を行うことを示す。
【００４９】
ここでは、周波数生成部１１３における補正の方法を示したが、クロック部１４のクロック信号の補正を行う場合にも同様であり、クロック信号の経過時間に対する周波数偏差を計測して、これの補正を行うための電圧制御部の電圧変化を経年劣化テーブルとして記憶しておき、この経年劣化テーブルに基づいて電圧制御部の電圧を変化させることで同様に周波数補正を行うことが可能となる。
【００５０】
なお、上記したクロック部の水晶の経年劣化は位置情報送信機自体がＯＮ状態か、ＯＦＦ状態かに関わらず、劣化していくことが判明した。すなわち、たとえば商業施設に位置情報送信機２を設置した場合には、夜間、お客がいないときなどには位置情報送信機２はＯＦＦ状態としておくことが想定されるが、このような場合に時間計測部１８による時間計測が行われなくなると、ＯＦＦ状態における経年劣化に対する周波数補正が行えなくなる虞が生じる。
【００５１】
そこで、本実施例においては、位置情報送信機２がＯＦＦ状態となった場合であっても内臓した電源（たとえば電池）を時間計測用に備えておくことにより、ＯＮ／ＯＦＦ状態に関わらず基準時間からの経過時間の計測を行うことが可能となる。なお、元々、位置情報送信機２が内臓した電池で動作しているのであれば、この電池を電源としてＯＦＦ状態における時間計測を行うようにしてもよい。
【００５２】
図９は、記憶部１２に記憶された経過時間測定プログラムの一例である。最初に基準時間を取得（Ｓ４１）し、Ｓ４２で経過時間をカウントする。経過時間はＣＰＵの１命令を１単位として、命令の回数をカウントすることにより、経過時間を測定する。次に、経過時間が設定された時間（たとえば３０日）を経過したかどうかを判断し（Ｓ４３）、設定された時間（たとえば３０日）が経過した場合は図１０の周波数設定プログラムを呼び出す（Ｓ４５）。
【００５３】
図１０は、経過時間が設定された時間となった場合に、実行される周波数設定プログラムの一例である。まず経年劣化テーブルを取得し（Ｓ５１）、現在の経過時間とテーブルから設定すべきアナログ出力値を読み取る。そして、ＣＰＵのデジタルアナログ変換出力のアナログ出力値を設定し、搬送波精製部１１３の周波数補正を行う場合には、電圧制御発振部３２の制御電圧を変化させる。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
２…位置情報送信機、３…通信端末、２１…無線インタフェース部、１２…記憶部、１３…データ生成部、１１２…変調波生成部、１１３…搬送波生成部、１４…クロック部、１６…電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置情報送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００６−２２２４８９号公報（特許文献１）がある。この公報には、「少なくとも一つの基地局と少なくとも一つの移動局から構成されるデジタル無線システムにおいて、上記基地局および上記移動局は、それぞれ時間情報を受信する受信機を有し、上記受信機は、少なくとも上記時間情報から所定の同期信号を検出する受信部と、上記受信部からの同期信号に基づいて送信のためのフレームタイミング信号を生成するフレームタイミング信号生成部を有し、上記基地局および上記移動局は、上記フレームタイミング信号に同期して送受信を行うように構成される。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２２４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１には、位置情報送信機が記載されている。しかし、特許文献１の位置情報送信機は時間が経過した場合のクロック部の周波数が変化することについて何ら開示されていない。本発明は、位置情報送信機が設置された後に生ずる出力信号の偏差を補正することを可能とする位置情報送信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、人工衛星から送信される測位のための衛星測位信号との互換性を有する測位信号を送信する位置情報送信機であって、水晶に電圧をかけることにより、基準周波数の信号を生成する基準周波数発振部と、基準周波数の信号に電圧をかけることにより、基準周波数よりも大きい第１の周波数の信号となるように制御する第１の周波数制御部と、第１の周波数の信号を用いて、位置情報送信機が設置された位置を示す位置データを変調することにより、測位信号を生成する測位信号生成部と、基準時間を記憶する記憶部と、基準時間からの経過時間を計測する時間計測部と、を備え、経過時間が設定された第１の経過時間となった場合に、水晶にかける電圧を変化させることを特徴とする位置情報送信機である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、位置情報送信機が設置されてから時間が経過した場合に出力信号が変化した場合であっても、この出力信号の補正を行うことが可能とし、メンテナンスを不要とすることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施例の位置情報送信機を含んで構成される測位システムを説明するための図である。
【図２】位置情報送信機２から通信端末３へ送られる信号について説明するための図である。
【図３】本実施例の位置情報送信機２の構成を示した機能ブロック図である。
【図４】データ生成部１３によって実行される位置情報発信プログラムの処理フローチャートである。
【図５】本実施例の測位を行う通信端末３の機能を説明するための図である。
【図６】搬送波生成部１１３において、搬送波を生成する方法を簡単に説明するための図である。
【図７】ＴＣＸＯの経過時間と周波数偏差の関係の平均を示す一例を示す図である。
【図８】経過時間に対する周波数生成部１１３の周波数のズレ、そしてこの周波数ズレに対してどのように電圧制御発振部３２の制御電圧を変化させるかを示す図である。
【図９】記憶部１２に記憶された経過時間測定プログラムの一例である。
【図１０】経過時間が設定された時間となった場合に、実行される周波数設定プログラムの一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【０００９】
＜位置測位システム＞
図１は、本実施例の位置情報送信機を含んで構成される測位システムを説明するための図である。以下においては、前提となる測位システムの概要について説明する。図１の測位システムは、測位のための無線信号（衛星測位信号）を地上に向けて送信する複数の人工衛星１と、地上（屋内や地下街などを含む。）の１地点の位置データを含んだ測位信号である位置情報信号を発信する複数の位置情報送信機２と、人工衛星１及び位置情報送信機２からの測位信号に基づいて自身の現在位置を測位する携帯電話やカーナビゲーション等の通信端末３とを有する。また構造物４は衛星測位信号が届きにくい建物や地下街などを示している。本実施例では位置情報送信機２が屋内に設置されているものとして説明するが、高層ビル街など屋外であっても衛星からの衛星測位信号が届きにくい状況も考えられるため、このような場合においては位置情報送信機２を屋外に設置して使用することもできる。
【００１０】
人工衛星１は、例えばＧＰＳ、ガリレオ測位システム（Galileo Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）、準天頂衛星（Quazi-ZenithSatellites）システム等の測位システムにおける人工衛星である。なお、以下の説明では、人工衛星１はＧＰＳ衛星であるものとし、人工衛星１から送信される衛星測位信号は、例えば、Ｌ１ 信号（１５７５．４２ＭＨｚ）やＬ２信号（１２２７．６ＭＨｚ）などの、ＧＰＳ信号であるものとする。
【００１１】
人工衛星１から送られてくる衛星測位信号には、いわゆる航法メッセージが含まれている。航法メッセージは、例えば、全体で２５個のフレームを含み、各フレームは５個のサブフレームを含み、各サブフレームは１０ワードで構成され、１ワードは３０ビットで構成される。各サブフレームは、例えば、衛星時計の補正情報、精密軌道情報（エフェメリス）、概略軌道情報（アルマナック）、電離層補正情報、ＵＴＣ（Coordinated Universal Time）補正情報、人工衛星の健康情報等を含む。
【００１２】
これらの航法メッセージは、人工衛星１ごとに割り当てられた固有の符号パターンで疑似ランダムノイズ符号（Pseudo Random Noise Code）にスペクトラム拡散され、所定の周波数帯域の搬送波にＢＰＳＫ変調される。この疑似ランダムノイズ符号を生成するための個々の符号パターンに付された番号をＰＲＮ番号と呼び、それぞれの人工衛星１にはそれぞれ異なるＰＲＮ番号が割り当てられることから、このＰＲＮ番号は、人工衛星を識別したり測位信号の送信チャンネルを識別したりする番号としても利用される。つまり、スペクトラム拡散によって、複数の独立したチャンネルが構成される。
【００１３】
位置情報送信機２から発信される位置情報信号は、人工衛星１から地上に向けて送信される衛星測位信号と互換性を有しており、衛星測位信号と同じ変調方式により同様のフレーム構成を有するデータが無線信号として発信される。また、位置情報送信機２から発信される位置情報信号にも人口衛星に割り当てられたＰＲＮ番号とは異なるＰＲＮ番号が割り当てられている。これにより衛星測位信号を受信して測位が可能な携帯電話等の通信端末３においては、ハードウェアの構成を変更することなく、位置情報送信機２からの位置情報信号に基づいて位置測位が可能である。
【００１４】
通信端末３は、例えば、ＧＰＳ携帯電話やＰＮＤ（Personal Navigation Device）、カーナビゲーションなど、人工衛星１や位置情報送信機２の測位信号を受信して自身の現在位置を測位する携帯通信端末であり、且つ、高精度なクロック部を持つ。
＜位置情報送信機＞
図２は図１に示した位置情報送信機２から通信端末３へ送られる信号について説明するための図である。衛星測位信号が受信できない屋内などの天井面には、必要な測位精度に応じた間隔で多数の位置情報送信機２が設置される。そして本実施例における位置情報送信機２は、図示していない無線インタフェース部２１を備えており、無線インタフェース部２１から、位置情報送信機２自身の設置位置を示す位置データを含み、衛星測位信号と互換性がある位置情報信号が通信端末３に対して発信される。なお、この位置情報信号は特定の通信端末３に対して送信される信号ではなく、不特定多数の通信端末３に対して送信される無指向性の信号である。
【００１５】
位置情報送信機２の無線インタフェース部２１から発信される位置情報信号は、ＰＲＮ番号の符号パターンによってスペクトラム拡散され、所定周波数帯域の搬送波に変調されて発信される。例えば、位置情報送信機２の無線インタフェース部２１からは、それぞれＰＲＮ番号１７３の符号パターンでスペクトラム拡散（符号化）され、経度、緯度、高度を表す同一の位置データ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を含む、位置情報信号が発信される。
【００１６】
通常は図１のように複数の位置情報送信機２が設置され、それぞれから位置情報信号が送信されるが、この場合、基本的には送信元からの距離が近いほど信号の受信強度が大きくなる。そこで、通信端末３は、受信したすべての位置情報信号の中で最大の受信強度をもつものを１つだけ選択して、選択した位置情報信号に含まれる位置データ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を自らの位置であるとして測位する。つまり、人工衛星１からの衛星測位信号に基づく位置測位のように、複数の測位信号に基づいて正確に自らの位置測位を行う方法と異なり、近くに存在する位置情報送信機２の位置データを知ることで、この位置データを自らの位置と擬制することでより簡易に測位を行う。したがって、この方法で測位精度を向上させるためには、より短い距離間で位置情報送信機２を設置することが必要となる。
【００１７】
図３は、本実施例の位置情報送信機２の構成を示した機能ブロック図である。
位置情報送信機２は上記した設置場所を通信端末３に対して送信するための無線インタフェース部１１を備えている。また、ＲＡＭ（Random Acsess Memory）１２は位置情報送信機２の設置場所を示す位置データ（緯度ｘ１、経度ｙ１、高度ｚ１）、境界フラグ、ＰＲＮ番号、位置情報発信プログラムなどを記憶する記憶部である。
【００１８】
境界フラグは、位置情報送信機２が、屋外と屋内との境界付近に設置されていることを示す情報（境界エリア情報）であり、通信端末３において、自身の相関器のそれぞれに衛星測位信号と位置情報信号のいずれを受信させるか（動作モード）を設定するために用いられる。境界フラグの値は、例えば、図１における構造物４の出入口付近に設置された位置情報送信機２については「１：オン」に設定され、構造物４内の他の位置情報送信機２については「０：オフ」に設定される。
【００１９】
データ生成部１３は記憶部１２に記憶されている位置情報発信プログラムを実行することで無線インタフェース部１１に送る位置情報信号の源泉となる送信ビットストリーム信号を生成する。
図４は、データ生成部１３によって実行される位置情報発信プログラムの処理フローチャートである。なお、以下の説明において、符号の前に付した「Ｓ」の文字はステップを意味する。データ生成部１３は、まず始めに、記憶部１２から位置情報信号に含ませる位置データを取得する（Ｓ４１１）。次に、取得した位置データを含んだ位置情報メッセージを生成し（Ｓ４１２）、生成した位置情報メッセージを図示しないサブフレームに格納する（Ｓ４１３）。
【００２０】
次に、位置情報メッセージを格納したサブフレームから成る航法メッセージを、記憶部１２に設定されているＰＲＮ番号に該当する符号パターンによってスペクトラム拡散して送信ビットストリーム信号を生成し（Ｓ４１４）、生成した送信ビットストリーム信号を無線インタフェース部１１に送る（Ｓ４１５）。送信ビットストリーム信号を受信した無線インタフェース部１１はこの信号を送信ビット列記憶部１１１に格納する。
【００２１】
無線インタフェース部１１は、送信ビット列記憶部１１１、変調波生成部１１２、搬送波生成部１１３、ＢＰＳＫ変調部１１４を備えて構成されている。送信ビット列記憶部１１１は上記した通りデータ生成部１３から送られた送信ビットストリーム信号を記憶している。また、変調波生成部１１２においては、クロック部１４で生成されたクロック信号から１．０２３ＭＨｚの変調波を生成する。また、搬送波生成部１１３においては、クロック部１４で生成されたクロック信号から衛星測位信号に利用される中心周波数１．５７５４２ＧＨｚの搬送波を生成する。
【００２２】
クロック部１４は、例えばＴＣＸＯ（Temperature Compensated crystal Oscillator：温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（Oven Controlled crystal Oscillator：恒温槽型水晶発振器）等の発振器を含み、搬送波又は変調波を生成するためのクロック信号（例えば２０Ｍｈｚ）を生成する。搬送波や変調波は上記した位置情報信号を生成するために用いられる。
【００２３】
ＢＰＳＫ変調部１１４においては、変調波に応じて送信ビット列記憶部２１１に記憶された送信ビット列を１ビットずつ読み出し、搬送波の位相を切り替えるＢＰＳＫ変調を実行して、ＰＲＮ番号に応じたスペクトラム拡散信号の符号パターンにより符号化されて位置データを含む位置情報信号が生成される。このようにして生成された位置情報信号は、アンテナ１５から所定の周期で繰り返し発信される。位置情報信号はＧＰＳ衛星からの衛星信号と互換性を有しており、通信端末３においては、ハードウェア構成を変えることなく、衛星信号を受信して位置測位を行うのと同様に、位置情報信号を受信して位置測位を行うことができる。
【００２４】
電源１６は位置情報送信機の各部に電力を供給する。この電源１６は位置情報送信機２に内蔵されていてもよいし、外部からの電源を供給するようにしてもよい。制御部１７はＣＰＵ１７１を備えており、位置情報送信機２の制御を司っている。上記したデータ生成部１３の処理はこの制御部１７により行われる。
【００２５】
ＰＲＮ番号２３３はそれぞれの位置情報送信機２に設定されており、このＰＲＮ番号に応じてスペクトラム拡散の符号パターンの符号化がなされ、無線インタフェース部１１において位置情報信号が生成される。このＰＲＮ番号は例えば、非特許文献１に記載されているIndoor Messaging Systemでは１７３〜１８２の１０個の番号（チャンネル）が利用可能となっており、近接する他の位置情報送信機２との信号の干渉が発生しないように、上記した１０個から選択して設定される。
＜通信端末＞
次に、本実施例の位置情報送信機２から発信される位置情報信号を受信して自身の現在位置を測位する通信端末３について説明する。通信端末３は、例えば、ＧＰＳ受信装置やＧＰＳ測位機能が搭載された携帯電話機などの携帯通信端末である。
図５は、本実施例の測位を行う通信端末３の機能を説明するための図である。通信端末３は位置情報送信機２の無線インタフェース部１１のアンテナ１５から送信された位置情報信号を受信する無線インタフェース部２１を備えている。無線インタフェース部２１はアンテナ２２で受信した位置情報信号を４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚほどの周波数にダウンコンバートするダウンコンバート部２１１を備える。また、ダウンコンバートされた信号は復調部２１２によって、クロック部２３から入力されるクロック信号を用いて、復調（ＢＰＳＫ復調）した信号を生成する。この生成された復調した信号はＡ／Ｄ変換部２１３において量子化され受信ビットストリーム信号が生成される。
【００２６】
なお、クロック部２３は、ベースバンド処理部２４のＣＰＵ２４１を動作させるためのクロック信号、復調部２４２の復調動作に必要なクロック信号（例えば１．０２３ＭＨｚ）を生成する。クロック部２３は、例えばＴＣＸＯ（温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）等の高精度な発振器を含む。
【００２７】
相関部２１４は、並列動作可能（異なるＰＲＮ番号に対応する複数のチャンネルを同時にトラッキング可能）な不図示の複数の相関器を備える。各相関器にはそれぞれが復調するＰＲＮ番号を個別に設定することができる。各相関器は、Ａ／Ｄ変換部３１３から入力される受信ビットストリーム信号をＰＲＮ番号から生成された復号のための符号パターンによって復号する。つまり、この相関部２１４により位置情報信号がいずれのＰＲＮ番号に応じて符号化されたのか発見し、復号することができる。この復号結果はベースバンド処理部２４に送られる。
【００２８】
ベースバンド処理部２４は、ＣＰＵ２４１と記憶部２４２とを備える。ＣＰＵ２４１は詳細は省略するが、記憶部２４２に格納されている測位処理プログラムを実行することにより、自機の現在位置を取得することができる。そしてベースバンド処理部２４は現在の位置として取得した位置データを表示部２５に表示するため、ユーザがおおよその自分の位置を知ることが可能となる。
＜位置情報送信機のクロック部１４の経年劣化＞
以下においては、図３で示したクロック部１４の劣化について説明する。クロック部１４のは、アナログ電圧で振動周波数を制御する能力を持つＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator：温度補償型水晶発振器）である。図示はしないが、ＴＣＸＯは水晶と、温度センサ、発振回路、記憶素子、温度補償信号発生回路などのＬＳＩ回路または、水晶と、サーミスタ、抵抗、コンデンサ、トランジスタなどで構成されるアナログ回路などで実現される。ＶＣＸＯではなくＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）でもよい。
【００２９】
クロック部１４について簡単に説明すると、水晶に対して交流電圧を流すことにより、内部の水晶薄板が目に見えない状態で交流電圧が増幅され共振するものである。そして、この水晶の厚さ等によって共振する周波数は異なる。ＣＰＵ１７１は上記した交流電圧が水晶に対して電源部１６から流れるように制御を行う。なお、電源１６は、例えば３Ｖの直流電源であり、コイン電池やレギュレータなどからから構成されるもので、上記したクロック部１４への電力供給の他に、ＣＰＵ１７１や記憶部１２（ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等）に対しての直流電圧を入力するものである。
【００３０】
本実施例において、クロック部１４では、水晶に対して電圧制御部により所望の交流電圧をかけることにより、基準となる基準周波数のクロック信号（たとえば１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）が出力されるようにしている。
【００３１】
そして上記の＜位置情報送信機＞で説明したように、クロック部１４からのクロック信号は変調波生成部１１２と搬送波生成部１１３とに送られて、変調波生成部１１２において１．０２３ＭＨｚの変調波が生成され、また搬送波生成部１１３において１．５７５４２ＧＨｚの搬送波が生成される。本実施例においては、クロック部１４からのクロック信号として、１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚのものを採用しているため、変調波生成部１１２では、図示しない分周回路を用いて周波数を下げてクロック信号から１．０２３ＭＨｚの変調波を生成する。
【００３２】
図６は搬送波生成部１１３において、クロック部１４から送られるクロック信号から１．５７５４２ＧＨｚの搬送波を生成する方法を簡単に説明するための図であり、一般にＰＬＬシンセサイザと呼ばれるものである。まずクロック部からのクロック信号は、位相比較部３１に入力され、ここで基準発振周波数（たとえば２０ＭＨｚ）と出力周波数（１．５７５４２ＧＨｚ）との比較を行い、その差に見合う分の電圧を電圧制御発振部３２（ＶＣＯ）に出力する。
【００３３】
電圧制御発振部３２では位相比較部３１から送られる電圧（制御電圧）に基づいて共振周波数を変化させ、これにより発振周波数を変化させて出力するものである。本実施例における電圧制御発振部３２は、図示しないダイオードを有しており、このダイオードに印加する電圧（制御電圧）を変化させることにより、ダイオードの静電容量を変化して共振周波数を変化するもので、電圧（制御電圧）を大きくするほど、出力される発振周波数は大きくなるものである。
【００３４】
ここで、クロック部１４の水晶３１は時間が経つにつれて劣化し、その精度が変化することが判明した。すなわち、位置情報送信機２に水晶３１を有するクロック部を設置した場合に、時間が経過するにつれて基準となるクロック信号が変化するため、これに基づいて生成される搬送波、変調波が変化することになる。特に搬送波が変化すると、位置情報送信機２から位置情報信号を送信したとしても通信端末３で受信ができなくなったり、受信したとしても復号ができずに位置検知ができなくなる虞がある。あるいは規格外の周波数となった信号が位置情報送信機２から出力されることもあり得る。
【００３５】
そこで、以下においては位置情報送信機２を設定した後に、時間が経過して水晶３１が劣化した場合であっても、正しい搬送波（あるいは、変調波）を生成できるようにする方法を説明する。これにより、設置後に時間が経過したとしても位置情報送信機２は正確に位置情報信号を送信することができる、あるいは、通信端末３は位置情報信号に基づいて正確に位置検知を行うことができるものである。
【００３６】
ここで、水晶３１の時間が経つにつれた精度の劣化（経年劣化）の仕方については、実験によりある程度の法則に則っていることが分かった。
図７はＴＣＸＯの経過時間と周波数偏差の関係の平均を示す一例であるが、経過時間１年で−１ｐｐｍの周波数のズレがおきており、近年の高精度な周波数安定度の要求にこたえられきれていない。そこで、本実施例の位置情報送信機２は、記憶部１２にこのＴＣＸＯの経過時間と周波数偏差の関係を記憶しておき、この関係に基づいて補正を行うものである。
【００３７】
なお、経過時間の開始時間となる基準時間は記憶部に記憶しておき、時間計測部１８（タイマー）はこの基準時間からの経過時間を計測するものである。また、基準時間は図示しない設定部において設定することが可能であり、たとえば位置情報送信機２を設置する人により設定するようにできる。
【００３８】
以下においてはクロック部１４における周波数偏差の補正方法について説明する。クロック部１４では、電圧制御部により水晶に電圧がかけられていることは上記した通りであるが、この電圧を変化させるものである。まず、基準時間から時間が経つとともに、クロック部１４から出力される周波数は、元々出力していた周波数（たとえば２０ＭＨｚ）からズレが生じる。
【００３９】
上記したように図７はこの経過時間と周波数のズレ（偏差）との関係の一例を示すものであり、このように経過時間と周波数偏差との関係を予め計測しておく。 この関係は記憶部１２に記憶しておき、予め基準時間からの経過時間に対して生ずる周波数偏差の関係から、どれだけ制御に用いる電圧を変化させるか決定しておくものである。
【００４０】
すなわち、経過時間と周波数偏差との関係から、どの程度時間が経過したときに電圧制御部により水晶にかける電圧を変化させれば、クロック部１４から出力される周波数を元々出力していた周波数に近づけることができるか決定することができる。経過時間と周波数偏差との関係は水晶によって特性が異なるが、経過時間が増えるほど電圧制御部により水晶にかける電圧を小さくすることで周波数偏差を小さくできるものが多い。
【００４１】
たとえば、時間計測部１８で記憶部１２に記憶された基準時間からの経過時間を計測しておき、経過時間が設定された時間（たとえば３０日）となったときに、クロック部１４の電圧制御部により水晶にかける電圧を変化させるようにする。その後も経過時間と周波数偏差との関係から水晶にかける電圧を変化させるタイミングを予め決めておくことにより、たとえば基準時間から６０日後に再び電圧を変化させることで、クロック信号の周波数の補正を行うことが可能である。
【００４２】
また、クロック信号の周波数の補正を行うことにより、このクロック信号に基づいて生成される搬送波、及び、変調波の双方ともが補正されることになる。すなわち、搬送波は搬送波生成部１１３により、また変調波は変調波生成部１１２により入力されるクロック信号を制御することにより生成されるものであるからである。そして、位置情報送信機２から出力される位置情報信号は、これらの搬送波、変調波を用いて生成されるものであるため、上記したクロック信号の周波数の補正を行うことにより、結果として位置情報信号を補正することができる。
【００４３】
したがって、位置情報送信機２が設置された後に時間が経過した場合に水晶が劣化して周波数偏差（ズレ）が生じた場合であっても位置情報送信機から送信される位置情報信号を適正なものに補正することができ、周波数偏差による通信端末３において信号受信が不可となることや、あるいは位置測位ができなくなることを避けることが可能となるものである。通常はこのような事態を避けるために、定期的に位置情報送信機２のメンテナンスを行い、適正な位置情報信号が出力されているか、確認する必要が生じるが本実施例によれば、このように自身で補正を行うことでメンテナンスを不要とすることができる。
【００４４】
なお、クロック信号に基づいて搬送波、変調波が生成されるが、このうち周波数偏差が特に問題となるのが、搬送波である。上記においては、クロック部の電圧制御部による電圧を経過時間に応じて変化させることの説明をしたが、クロック部ではなく、搬送波生成部１１３から出力される搬送波の周波数を補正するようにしてもよい。
【００４５】
基準時間を記憶部１２に記憶しておき、時間計測部１８により経過時間を計測することは上記と同様であるが、搬送波の周波数を補正する場合には、経過時間に対して搬送波の周波数がどのようにずれていくかを予め計測しておくことが必要となる。すなわち、本実施例における搬送波の周波数は１．５７５４２ＧＨｚと決めてあるため、この周波数が時間の経過と共にどのように変化していくかを予め計測する。
【００４６】
そして、搬送波生成部１１３においては、上記したように電圧制御発振部３２において制御電圧を制御することで出力周波数を決定しているため、経過時間と周波数偏差との関係が分かれば、どのように制御電圧を変化させることにより出力周波数を適正値（１．５７５４２ＧＨｚ）とすることができるか決定可能である。
【００４７】
具体的には、上記したクロック信号の周波数補正と同様に、基準時間からの経過時間が設定時間となったときに周波数生成部１１３の電圧制御発信部の制御電圧を変化させる。その後も制御電圧を変化させるタイミングを決定しておくことにより、水晶の経年劣化により搬送波の周波数がずれたとしても搬送波の周波数を適正値に補正することが可能となる。この方法によっても、位置情報送信機２から出力される位置情報信号を補正することが可能となるため、結果として通信端末３において正確に信号受信を行い、位置測位ができるような位置情報信号を送信可能となる。
【００４８】
図８は、経過時間に対する周波数生成部１１３の周波数のズレ、そしてこの周波数ズレに対してどのように電圧制御発振部３２の制御電圧を変化させるかを示す図である。ここでは図８に示す関係を経年劣化テーブルと呼び、本実施例においては経年劣化テーブルを記憶部１２に記憶している。ここで列４１は「経過時間（ｄａｙ）」を格納する列であり、例えば３０日ごとに格納される。列４２は「周波数のズレ（ｐｐｍ）」を格納する列であり、例えば行４３では経過時間３０日では、−０．１ｐｐｍずれることを示している。列４３は周波数生成部１１３の電圧制御発振部３２で「出力電圧（Ｖ）」をどのように変化させるか示す列であり、例えば行４３では経過時間３０日では、−０．１ｐｐｍのズレを補正するために、電圧制御発振部３２のアナログ出力電圧を−２．９９Ｖとして周波数の補正を行うことを示す。
【００４９】
ここでは、周波数生成部１１３における補正の方法を示したが、クロック部１４のクロック信号の補正を行う場合にも同様であり、クロック信号の経過時間に対する周波数偏差を計測して、これの補正を行うための電圧制御部の電圧変化を経年劣化テーブルとして記憶しておき、この経年劣化テーブルに基づいて電圧制御部の電圧を変化させることで同様に周波数補正を行うことが可能となる。
【００５０】
なお、上記したクロック部の水晶の経年劣化は位置情報送信機自体がＯＮ状態か、ＯＦＦ状態かに関わらず、劣化していくことが判明した。すなわち、たとえば商業施設に位置情報送信機２を設置した場合には、夜間、お客がいないときなどには位置情報送信機２はＯＦＦ状態としておくことが想定されるが、このような場合に時間計測部１８による時間計測が行われなくなると、ＯＦＦ状態における経年劣化に対する周波数補正が行えなくなる虞が生じる。
【００５１】
そこで、本実施例においては、位置情報送信機２がＯＦＦ状態となった場合であっても内臓した電源（たとえば電池）を時間計測用に備えておくことにより、ＯＮ／ＯＦＦ状態に関わらず基準時間からの経過時間の計測を行うことが可能となる。なお、元々、位置情報送信機２が内臓した電池で動作しているのであれば、この電池を電源としてＯＦＦ状態における時間計測を行うようにしてもよい。
【００５２】
図９は、記憶部１２に記憶された経過時間測定プログラムの一例である。最初に基準時間を取得（Ｓ４１）し、Ｓ４２で経過時間をカウントする。経過時間はＣＰＵの１命令を１単位として、命令の回数をカウントすることにより、経過時間を測定する。次に、経過時間が設定された時間（たとえば３０日）を経過したかどうかを判断し（Ｓ４３）、設定された時間（たとえば３０日）が経過した場合は図１０の周波数設定プログラムを呼び出す（Ｓ４５）。
【００５３】
図１０は、経過時間が設定された時間となった場合に、実行される周波数設定プログラムの一例である。まず経年劣化テーブルを取得し（Ｓ５１）、現在の経過時間とテーブルから設定すべきアナログ出力値を読み取る。そして、ＣＰＵのデジタルアナログ変換出力のアナログ出力値を設定し、搬送波精製部１１３の周波数補正を行う場合には、電圧制御発振部３２の制御電圧を変化させる。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
２…位置情報送信機、３…通信端末、２１…無線インタフェース部、１２…記憶部、１３…データ生成部、１１２…変調波生成部、１１３…搬送波生成部、１４…クロック部、１６…電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星から送信される測位のための衛星測位信号との互換性を有する測位信号を送信する位置情報送信機であって、
水晶に電圧をかけることにより、基準周波数の信号を生成する基準周波数発振部と、
前記基準周波数の信号に電圧をかけることにより、前記基準周波数よりも大きい第１の周波数の信号となるように制御する第１の周波数制御部と、
前記第１の周波数の信号を用いて、前記位置情報送信機が設置された位置を示す位置データを変調することにより、前記測位信号を生成する測位信号生成部と、
基準時間を記憶する記憶部と、
前記基準時間からの経過時間を計測する時間計測部と、を備え、
前記経過時間が設定された第１の経過時間となった場合に、前記水晶にかける電圧を変化させることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項２】
請求項１に記載の位置情報送信機において、
前記経過時間が前記第１の経過時間となった場合に、前記水晶にかける電圧を小さくすることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項３】
請求項２に記載の位置情報送信機において、
前記経過時間が前記第１の経過時間になった後に、設定された第２の経過時間になった場合に、前記水晶にかける電圧をさらに小さくすることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の位置情報送信機において、
前記基準周波数の信号に電圧をかけることにより、前記基準周波数よりも小さい第２の周波数の信号となるように制御する第２の周波数制御部をさらに備えたことを特徴とする位置情報送信機。
【請求項５】
請求項４に記載の位置情報送信機において、
前記第１の周波数は１．５７５４２ＧＨｚであり、前記第２の周波数は１．０２３ＭＨｚであることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の位置情報送信機において、
該位置情報送信機のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチをさらに備え、
該スイッチにより前記位置情報送信機がＯＦＦとなった場合に、前記時間計測部は内蔵された電源を用いて前記経過時間の計測を行うことを特徴とする位置情報送信機。
【請求項７】
人工衛星から送信される測位のための衛星測位信号との互換性を有する測位信号を送信する位置情報送信機であって、
水晶に電圧をかけることにより、基準周波数の信号を生成する基準周波数発振部と、
前記基準周波数の信号に電圧をかけることにより、前記基準周波数よりも大きい第１の周波数の信号となるように制御する第１の周波数制御部と、
前記第１の周波数の信号を用いて、前記位置情報送信機が設置された位置を示す位置データを変調することにより、前記測位信号を生成する測位信号生成部と、
基準時間を記憶する記憶部と、
前記基準時間からの経過時間を計測する時間計測部と、を備え、
前記経過時間が設定された第１の経過時間となった場合に、前記基準周波数にかける電圧を変化させることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項８】
請求項７に記載の位置情報送信機において、
前記経過時間が前記第１の経過時間となった場合に、前記基準周波数にかける電圧を小さくすることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項９】
請求項８に記載の位置情報送信機において、
前記経過時間が前記第１の経過時間になった後に、設定された第２の経過時間になった場合に、前記基準周波数にかける電圧をさらに小さくすることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れかに記載の位置情報送信機において、
前記基準周波数の信号に電圧をかけることにより、前記基準周波数よりも小さい第２の周波数の信号となるように制御する第２の周波数制御部をさらに備えたことを特徴とする位置情報送信機。
【請求項１１】
請求項１０に記載の位置情報送信機において、
前記第１の周波数は１．５７５４２ＧＨｚであり、前記第２の周波数は１．０２３ＭＨｚであることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項１２】
請求項７〜１１の何れかに記載の位置情報送信機において、
該位置情報送信機のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチをさらに備え、
該スイッチにより前記位置情報送信機がＯＦＦとなった場合に、前記時間計測部は内蔵された電源を用いて前記経過時間の計測を行うことを特徴とする位置情報送信機。
【請求項１】
人工衛星から送信される測位のための衛星測位信号との互換性を有する測位信号を送信する位置情報送信機であって、
水晶に電圧をかけることにより、基準周波数の信号を生成する基準周波数発振部と、
前記基準周波数の信号に電圧をかけることにより、前記基準周波数よりも大きい第１の周波数の信号となるように制御する第１の周波数制御部と、
前記第１の周波数の信号を用いて、前記位置情報送信機が設置された位置を示す位置データを変調することにより、前記測位信号を生成する測位信号生成部と、
基準時間を記憶する記憶部と、
前記基準時間からの経過時間を計測する時間計測部と、を備え、
前記経過時間が設定された第１の経過時間となった場合に、前記水晶にかける電圧を変化させることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項２】
請求項１に記載の位置情報送信機において、
前記経過時間が前記第１の経過時間となった場合に、前記水晶にかける電圧を小さくすることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項３】
請求項２に記載の位置情報送信機において、
前記経過時間が前記第１の経過時間になった後に、設定された第２の経過時間になった場合に、前記水晶にかける電圧をさらに小さくすることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の位置情報送信機において、
前記基準周波数の信号に電圧をかけることにより、前記基準周波数よりも小さい第２の周波数の信号となるように制御する第２の周波数制御部をさらに備えたことを特徴とする位置情報送信機。
【請求項５】
請求項４に記載の位置情報送信機において、
前記第１の周波数は１．５７５４２ＧＨｚであり、前記第２の周波数は１．０２３ＭＨｚであることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の位置情報送信機において、
該位置情報送信機のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチをさらに備え、
該スイッチにより前記位置情報送信機がＯＦＦとなった場合に、前記時間計測部は内蔵された電源を用いて前記経過時間の計測を行うことを特徴とする位置情報送信機。
【請求項７】
人工衛星から送信される測位のための衛星測位信号との互換性を有する測位信号を送信する位置情報送信機であって、
水晶に電圧をかけることにより、基準周波数の信号を生成する基準周波数発振部と、
前記基準周波数の信号に電圧をかけることにより、前記基準周波数よりも大きい第１の周波数の信号となるように制御する第１の周波数制御部と、
前記第１の周波数の信号を用いて、前記位置情報送信機が設置された位置を示す位置データを変調することにより、前記測位信号を生成する測位信号生成部と、
基準時間を記憶する記憶部と、
前記基準時間からの経過時間を計測する時間計測部と、を備え、
前記経過時間が設定された第１の経過時間となった場合に、前記基準周波数にかける電圧を変化させることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項８】
請求項７に記載の位置情報送信機において、
前記経過時間が前記第１の経過時間となった場合に、前記基準周波数にかける電圧を小さくすることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項９】
請求項８に記載の位置情報送信機において、
前記経過時間が前記第１の経過時間になった後に、設定された第２の経過時間になった場合に、前記基準周波数にかける電圧をさらに小さくすることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れかに記載の位置情報送信機において、
前記基準周波数の信号に電圧をかけることにより、前記基準周波数よりも小さい第２の周波数の信号となるように制御する第２の周波数制御部をさらに備えたことを特徴とする位置情報送信機。
【請求項１１】
請求項１０に記載の位置情報送信機において、
前記第１の周波数は１．５７５４２ＧＨｚであり、前記第２の周波数は１．０２３ＭＨｚであることを特徴とする位置情報送信機。
【請求項１２】
請求項７〜１１の何れかに記載の位置情報送信機において、
該位置情報送信機のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチをさらに備え、
該スイッチにより前記位置情報送信機がＯＦＦとなった場合に、前記時間計測部は内蔵された電源を用いて前記経過時間の計測を行うことを特徴とする位置情報送信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１７７６２９（Ｐ２０１２−１７７６２９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１０９８（Ｐ２０１１−４１０９８）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５０２１２９９３３）株式会社日立産機システム (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５０２１２９９３３）株式会社日立産機システム (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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