位置検出装置および位置検出方法
【課題】 コイン型電池やその他の小型の電池を電源として使用した場合でも、無駄な電力消費を回避して、電池の著しい電圧降下が発生して装置が機能停止になるような事態を招くことなく、衛星からのＧＰＳ信号を確実に受信して現在位置を検出する。
【解決手段】 ＣＰＵ３１は、ＲＦ制御部３４によって、ＲＦ部２に対して非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行い、５個のサブフレームデータの全てが取得できなかったときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替え、５個のサブフレームデータの全てが取得できたときは、サブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する。
【解決手段】 ＣＰＵ３１は、ＲＦ制御部３４によって、ＲＦ部２に対して非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行い、５個のサブフレームデータの全てが取得できなかったときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替え、５個のサブフレームデータの全てが取得できたときは、サブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置および位置検出方法に関し、特に、衛星からの電波を受信して現在位置を検出する位置検出装置および位置検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）は、複数の衛星からの電波を受信して、現在位置を検出するシステムである。この場合の衛星は静止衛星ではなく、高度２万ｋｍを周回し、地球に対して刻々と位置が変化する３２個の衛星である。現在位置を検出するためには、３２個の衛星の中の最低３個の衛星からＧＰＳ信号を受信する必要がある。実際は、４個の衛星からＧＰＳ信号を受信して現在位置を検出している。各衛星からは３０秒のメインフレームが送信される。このメインフレームは、各フレームが６秒の５個のサブフレームで構成され、各サブフレームは３００ビットのデータで構成されている。第１乃至第５の５個のサブフレームのうち、第１のサブフレームには、各衛星の状態とクロック補正係数、第２、第３のサブフレームには、各衛星の軌道情報である「エフェメリス」が格納され、第４および第５の２個のサブフレームには、３２個のすべての衛星に共通の概略軌道情報である「アルマナック」が格納されている。図７は、腕時計を利用した従来の位置検出装置の構成を示すブロック図である。この位置検出装置は、図７に示すように、アンテナ１１、ＲＦ部１２、ベースバンド処理部１３、システム１４、および電源１５で構成されている。
【０００３】
アンテナ１１は、衛星からのＧＰＳ信号を受信してＲＦ部１２に入力する。ＲＦ部１２は、入力されたＧＰＳ信号を復調してベースバンド処理部１３にベースバンド信号を入力する。ベースバンド処理部１３は、ＣＰＵ１３１、ｎ個のサーチ・エンジン１３２、同期検出部１３３で構成されている。同期検出部１３３は、各サブフレームの先頭にある８ビットの同期信号（これを「プリアンブル」という）を検出して、サブフレームの開始タイミングをＣＰＵ１３１に入力する。ＣＰＵ１３１は、同期検出部１３３からのプリアンブルに基づいて、ｎ個のサーチ・エンジン１３２を起動する。各サーチ・エンジンは、１個のサブフレームを取り込んで、そのデータをストアする。したがって、４個の衛星からＧＰＳ信号を受信して現在位置を検出する場合には、各衛星から同時に送信される連続した５個のサブフレームのデータを５個のサーチ・エンジンに順にストアし、合計２０個のサーチ・エンジンにストアしたデータによって現在位置を検出する。システム１４は、例えば、時計装置であり、ベースバンド処理部１３で検出された現在位置を表示する。電源１５は、小型のコイン型電池（例えば、２０１６タイプ）およびＤＣ／DCコンバータなどで構成され、ＲＦ部１２、ベースバンド処理部１３、およびシステム１４に電力を供給する。
【０００４】
ＧＰＳを利用した位置検出の技術に関しては、多くの提案がなされている。
例えば、ある提案のＧＰＳ航法装置においては、エフェメリスのデータをサブフレーム単位に分割収集し、メモリに保存することによって、データ収集に要する時間を短くするようになっている。具体的には、サブフレーム収集フラグを設けて、サブフレームの収集に応じてこのフラグを１（有効）にセットする。したがって、一度収集したサブフレームであるか否かをフラグで判定するので、そのサブフレームを再度収集する必要がなくなり、収集する時間を短縮できる。（特許文献１参照）
また、ある提案のＧＰＳ受信機においては、複数のチャンネルを持つ検波部と、検波部で復調した衛星から送信される航法メッセージを収集するメッセージ収集部と、収集したメッセージを解析するメッセージ解析部と、伝搬時間と衛星の位置から受信機の位置を算出する測位部と、各チャンネルのメッセージ収集部に対して航法メッセージを走査するタイミングを指定するタイミング指定部とを備え、１チャンネル以上で航法メッセージを収集した場合に、他のチャンネルに対してメッセージの収集タイミングを指定する。したがって、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージの先頭を示すビットパターンであるプリアンブルパターンを早く検出し、すべてのチャンネルでプリアンブルパターンを検出するまでの時間を短縮し、航法メッセージをすばやく収集することにより、測位不能時間を短縮する。（特許文献２参照）
また、ある提案のＧＰＳ受信装置においては、複数のチャンネルにおいてそれぞれＧＰＳ衛星を捕捉することができ、その捕捉したＧＰＳ衛星からの衛星データから取り出した時刻情報と、ＧＰＳ受信装置側にて計時した現在時刻とに基づいて、ＧＰＳ衛星と現在位置（ＧＰＳ受信装置の位置）との間の距離を測定する。また衛星データに含まれる詳細軌道情報（エフェメリス）を取り出して衛星位置を計算し、さらに測定した距離を加味して、ＧＰＳ受信装置の位置を算出する。これにより、衛星データとの同期確立を早期に行えるようにし、測位を開始するまでの時間を短縮する。（特許文献３参照）
また、ある提案の位置検出装置においては、ＧＰＳ受信機で受信したＧＰＳ衛星からのデータは、メインフレーム、サブフレーム、ワードという階層構造となっており、各ワードチェックにチェック用のパリティビットが組み込まれているので、ＧＰＳ受信機では、各ワード毎にパリティビットを行い、受信したサブフレームで何ワードがパリティチェックでＭＧとなったか出力する。受信判定部では、パリティチェックＭＧの数により、データ受信可能状態か判定する。データ受信不可能と判定した場合においては、制御部においてデータ収集のための連続通電をオフとし、一定時間経過してから再度データ収集のためにスイッチをオンとして、メイン電源を通電させる。これにより、衛星軌道情報を取得するために連続通電する場合に、受信環境が悪いとデータ収集に長い時間が必要となり、無駄な電力を消費することを回避する。（特許文献４参照）
【特許文献１】特開平３−４２７９３号公報
【特許文献２】特開平１１−３０４８９９号公報
【特許文献３】特開２０００−２９２５２１号公報
【特許文献４】特開２００３−１９４９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１乃至特許文献４を含め、ＧＰＳを利用した従来の位置検出では、第１乃至第５の５個のサブフレームを連続して取得する構成になっている。５個のサブフレームは３０秒であるので、前後のマージンを含めると連続通電する時間は４０秒以上も必要である。しかしながら、コイン型電池を使用した図７の腕時計の位置検出装置やその他の携帯型の位置検出装置の場合には、各部に電力を供給する電源にコイン型電池を使用した場合には、４０秒以上も連続通電すると電池の放電特性が劣化し、電池の著しい電圧降下のために装置自体が機能停止になるおそれがある。
本発明は、このような従来の課題を解決するためのものであり、コイン型電池やその他の小型の電池を電源として使用した場合でも、無駄な電力消費を回避して、電池の著しい電圧降下が発生して装置が機能停止になるような事態を招くことなく、衛星からのＧＰＳ信号を確実に受信して現在位置を検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の位置検出装置は、電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータ（実施形態においては、５個のサブフレームデータに相当する）の期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する受信手段（実施形態においては、図１のＲＦ部２に相当する）と、受信手段に対して非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行う動作制御手段（実施形態においては、図１のＣＰＵ３１に相当する）と、動作制御手段によって非動作モードから動作モードに切り替えられたときに、受信手段によりｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定する取得判定手段（実施形態においては、図１のＣＰＵ３１に相当する）と、ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことが取得判定手段によって判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、動作制御手段に対して当該演算した切替時間に基づく制御を指示する演算手段（実施形態においては、図１のＣＰＵ３１に相当する）と、ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたことが取得判定手段によって判定されたときは、当該取得されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する位置算出手段（実施形態においては、図１のＣＰＵ３１に相当する）と、を備えた構成になっている。
【０００７】
請求項１の位置検出装置において、請求項２に記載したように、複数の記憶手段（実施形態においては、図１のｎ個のサーチ・エンジン３２に相当する）をさらに備え、位置算出手段は、受信手段によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを当該衛星の識別情報（実施形態においては、図２のＴＬＭのデータに相当する）に対応して割り当てた各記憶手段に記憶し、所定数（実施形態においては、３個又は４個に相当する）の記憶手段の各々に対応する衛星のｍ個のサブフレームデータを記憶したときに、各記憶手段に記憶されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出するような構成にしてもよい。
【０００８】
請求項１の位置検出装置において、請求項３に記載したように、動作制御手段は、演算手段から切替時間に基づく制御を指示される前は、任意のｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出した時から１周期の期間（実施形態においては、３０秒の期間に相当する）、受信手段を非動作モードから動作モードに切り替えるような構成にしてもよい。
【０００９】
請求項３の位置検出装置において、請求項４に記載したように、取得判定手段は、動作制御手段によって受信手段が非動作モードから動作モードに切り替えられた後、所定時間（実施形態においては、少なくともサブフレームデータの６秒の時間に相当する）が経過しても任意のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出できないときは、動作制御手段に対して受信手段を動作モードから非動作モードに切り替えるように指示するような構成にしてもよい。
【００１０】
請求項５に記載の位置検出方法は、電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータ（実施形態においては、５個のサブフレームデータに相当する）の期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する受信手段（実施形態においては、図１のＲＦ部２に相当する）に対して、非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行うステップＡと、ステップＡによって非動作モードから動作モードに切り替えられたときに、受信手段によりｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定するステップＢと、ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことがステップＢによって判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、ステップＡに対して当該演算した切替時間に基づく制御を指示するステップＣと、ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたことがステップＢによって判定されたときは、当該取得されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出するステップＤと、を実行する構成になっている。
ステップＡ乃至ステップＤは、実施形態においては、図１のＣＰＵ３１の処理に相当する。
【００１１】
請求項５の位置検出方法において、請求項６に記載したように、ステップＤは、受信手段によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを、複数の記憶手段（実施形態においては、図１のｎ個のサーチ・エンジン３２に相当する）の中において、当該衛星の識別情報に対応して割り当てた１つの記憶手段に記憶し、所定数（実施形態においては、３個又は４個に相当する）の記憶手段の各々に対応する衛星のｍ個のサブフレームデータを記憶したときに、各記憶手段に記憶されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出するような構成にしてもよい。
【００１２】
請求項５の位置検出方法において、請求項７に記載したように、ステップＡは、ステップＣから切替時間に基づく制御を指示される前は、任意のｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出した時から１周期の期間（実施形態においては、３０秒の期間に相当する）、受信手段を非動作モードから動作モードに切り替えるような構成にしてもよい。
【００１３】
請求項７の位置検出方法において、請求項８に記載したように、ステップＢは、ステップＡによって受信手段が非動作モードから動作モードに切り替えられた後、所定時間（実施形態においては、少なくとも１個のサブフレームデータの６秒の時間に相当する）が経過しても任意のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出できないときは、ステップＡに対して受信手段を動作モードから非動作モードに切り替えるように指示するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コイン型電池やその他の小型の電池を電源として使用した場合でも、無駄な電力消費を回避して、電池の著しい電圧降下が発生して装置が機能停止になるような事態を招くことなく、衛星からのＧＰＳ信号を確実に受信して現在位置を検出できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による位置検出装置および位置検出方法の実施形態について、図１乃至図６を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明は、その技術的範囲の属する限り、当業者によって容易に考えられる様々な変形例が可能であることは言うまでもない。
【００１６】
図１は、本発明の各実施形態における位置検出装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、アンテナ１、ＲＦ部２、ベースバンド処理部３、システム４、および電源５で構成されている。
アンテナ１は、衛星からの電波を受信してＲＦ部２に入力する。ＲＦ部２は、入力された電波の中からＧＰＳ信号のみを抽出して復調し、必要なレベルに増幅した後にアナログ信号からデジタル信号のベースバンド信号に変換してベースバンド処理部３に入力する。ベースバンド処理部３は、ＣＰＵ３１、ｎ個のサーチ・エンジン３２、同期検出部３３、ＲＦ制御部３４、ＲＡＭ３５などで構成されている。同期検出部３３は、各サブフレームの先頭にある８ビットの同期信号であるプリアンブルを検出して、サブフレームの開始タイミングをＣＰＵ３１に入力する。ＣＰＵ３１は、システム４からのＧＰＳ信号の取得指示に応じて、ＲＦ制御部３４によってＲＦ部２を非動作モードから動作モードに切り替えると共に、同期検出部３３からのプリアンブルに基づいて、ｎ個のサーチ・エンジン３２を起動する。各サーチ・エンジンは、１個のサブフレームを取り込んで、そのデータによって識別される衛星および何番目のサブフレームであるかを内部のメモリ（図示せず）にストアする。ＣＰＵ３１は、ｎ個のサーチ・エンジン３２のそれぞれにストアされている衛星およびサブフレームの番号をＲＡＭ３５にストアして管理する。すなわち、所定数（例えば、４個）の衛星から送信された第１乃至第５の５個のサブフレームのすべてを受信したか否かを管理する。ＲＦ制御部３４は、ＣＰＵ３１のコマンドに応じてＲＦ部２を動作モード又は非動作モードに制御する。動作モードにおいては、ＲＦ部２のクロックなどをイネーブル状態にして、上記したＲＦ部２の信号処理を可能にする。一方、非動作モードにおいては、ＲＦ部２のクロックなどをイネーブル状態にして、上記したＲＦ部２の信号処理を停止させる。なお、ＲＦ制御部３４については、必ずしもこのような専用のハードウェアシステム４で構成しなくてもよい。ＣＰＵ３１からの制御信号によってＲＦ部２を動作モード又は非動作モードに制御する構成でもよい。システム４は、例えば、時計装置であり、ベースバンド処理部３で検出された現在時刻および現在位置を表示する。電源５は、小型のコイン型電池（例えば、２０１６タイプ）およびＤＣ／DCコンバータなどで構成され、ＲＦ部２、ベースバンド処理部３、およびシステム４に電力を供給する。ただし、非動作モードではＲＦ部２は信号処理を停止しているので電力を消費しない。
【００１７】
図２は、ＧＰＳ信号におけるフレーム構成を示す図である。図２（Ａ）は、３２個の衛星から３０秒ごとに送信されるメインフレームを示している。各メインフレームは、サブフレーム１乃至サブフレーム５の５個のサブフレームで構成されている。サブフレーム１乃至サブフレーム３は、各衛星における固有のデータ（「エフェメリス」と称する）で構成され、サブフレーム４およびサブフレーム５は、同期してＧＰＳ信号を送信する３２個の衛星に共通するデータ（「アルマナック」と称する）で構成されている。これら５個のサブフレームのデータをすべて取得したときに、その衛星に対応する位置情報が得られる。この装置の現在位置を検出するためには、４個（最低は３個）の衛星のそれぞれに対応する位置情報を取得する必要があるので、合計で２０個のサブフレームを取得することになるが、本発明では、後述するように、各衛星から同時に送信される連続した５個のサブフレームを分割して取得する。
【００１８】
図２（Ｂ）は、６秒の時間長からなる３００ビットの各サブフレームを示している。通常、各サブフレームの先頭には、３０ビットのＴＬＭ（Telemetry）のデータがあり、次に、同じく３０ビットのＨＯＷ（Handover Word）のデータが続き、その後に、２４０ビットのクロック、各衛星の状態のデータ（サブフレーム１）、各衛星に固有の詳細軌道情報などのエフェメリスのデータ（サブフレーム２、３）、３２個の衛星に共通する概略軌道情報や電離層補正情報などのアルマナックのデータ（サブフレーム４、５）がある。図には示していないが、ＴＬＭの最初の８ビット（１０００１０１１）がプリアンブルパターンであり、サブフレームの開始を示す同期信号を構成している。
【００１９】
このように、３２個の衛星からのＧＰＳ信号は、各サブフレームの送信タイミングが同期しており、任意の衛星の任意のサブフレームのＴＬＭを取得すれば、そのサブフレームの衛星を特定し、５個のサブフレームの中の何番目のサブフレームであるかを認識することができる。さらに、取得したサブフレームのＴＬＭのデータに基づいて、他の任意のサブフレームの送信タイミングを予測することが可能である。本発明は、このようなサブフレームの特徴的な構成を活用することによって現在位置を検出するものである。
【００２０】
図３乃至図５は、ＣＰＵ３１によって実行される実施形態の位置検出方法を示すフローチャートである。
図３において、ＣＰＵ３１は、所定のイニシャライズ処理（ステップＳ１）の後、システム４からＧＰＳ信号の取得指示があるか否かを判別し（ステップＳ２）、ＧＰＳ信号の取得指示があったときは、ＲＦ制御部３４にオン指示を行って（ステップＳ３）、時系列的に送信される５個のサブフレームを受信できる期間、すなわち、１個のメインフレームを受信できる約３０秒の期間、ＲＦ部２を非動作モードから動作モードに切り替える。
【００２１】
ＲＦ部２を動作モードに切り替えた後、ＣＰＵ３１は、同期検出部３３により同期確立を検出したか否か、すなわち、各サブフレームの先頭にある８ビットのプリアンブルを検出したか否かを判別し（ステップＳ４）、同期確立を検出しない場合には、ＲＦ部２のオン指示から所定時間が経過したか否かを判別し（ステップＳ５）、所定時間が経過したときは、ステップＳ２に移行してシステム４からＧＰＳ信号の取得指示の有無を判別するが、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ４において同期確立を検出したか否かを判別する。各サブフレームの先頭のプリアンブルは、各衛星から６秒の周期で送信されるので、この所定時間は、少なくとも１個のサブフレームデータの６秒の時間に設定される。
【００２２】
ＣＰＵ３１は、ステップＳ４において同期確立を検出したときは、その同期検出タイミングをＲＡＭ３５にストアして（ステップＳ６）、サーチ・エンジン部３２よりデータ取込を開始し（ステップＳ７）、フレームデータを取得して（ステップＳ８）、サブフレーム番号およびサブフレームデータをＲＡＭ３５にストアし（ステップＳ９）、同期検出からメインフレームの周期である３０秒が経過したか否かを判別し（ステップＳ１０）、３０秒が経過していない場合には、ステップＳ８乃至ステップＳ１０の処理を繰り返す。
【００２３】
ＣＰＵ３１は、同期確立から３０秒が経過したときは、図４のフローチャートにおいて、ＲＡＭ３５にストアされたサブフレーム番号を取り出して（ステップＳ１１）、５個のサブフレームの番号が全てそろっているか否かを判別し（ステップＳ１２）、全てそろっている場合には、ストアされたフレームデータをシステム４に対して送付して（ステップＳ１３）、ＲＦ制御部３４に対してＲＦ部２をオフにするように指示し（ステップＳ１４）、図３のステップＳ２に移行して、システム４からＧＰＳ信号の取得指示の有無を判別する。この状態は、受信環境が良好なため、５個のサブフレームデータを一度に取得できた場合である。
【００２４】
一方、５個のサブフレームの番号が全てそろっていない場合には、ＣＰＵ３１は、ＲＦ制御部３４に対してＲＦ部２をオフにするように指示し（ステップＳ１５）、欠けているサブフレーム番号を抽出して（ステップＳ１６）、ＲＡＭ３５にストアされている同期検出タイミングに基づいて、欠けているサブフレームデータが取得できる次のタイミング時間を算出し（ステップＳ１７）、その算出したタイミング時間が経過したか否かを判別し（ステップＳ１８）、そのタイミング時間が経過したときは、ＲＦ制御部３４に対してＲＦ部２をオンにするように指示する（ステップＳ１９）。欠けているサブフレームが複数で且つ連続していない場合には、非動作モードから動作モードに切り替えるための算出時間は、後述する図６（Ａ）の例のように、断続した複数の算出時間になる。
【００２５】
この後、図５のフローチャートにおいて、ＣＰＵ３１は、ＲＦ部２から受信するサブフレームデータを取得し（ステップＳ２０）、ＲＦ制御部３４に対してＲＦ部２をオフにするように指示して（ステップＳ２１）、サブフレーム番号およびサブフレームデータをＲＡＭ３５に追加してストアし（ステップＳ２２）、全ての算出時間に対してデータ取得を終了したか否かを判別する（ステップＳ２３）。全ての算出時間のデータ取得を終了していない場合には、ＣＰＵ３１は、図４のステップＳ１８に移行して、図５のステップＳ２３までの処理を繰り返し、全ての算出時間に対してデータ取得を終了したときは、図３のステップＳ２に移行して、システム４からＧＰＳ信号の取得指示の有無を判別する。
【００２６】
図６は、ＲＦ部２に対する動作モードおよび非動作モードの切替タイミングの例を示す図である。図６（Ａ）の例では、１番目のサブフレームの同期確立を検出したタイミングから３０秒の時間、ＲＦ部２をオンにしてサブフレームデータの検出を行った結果、２番目および４番目のサブフレームを取得できなかった場合である。したがって、欠けている２番目および４番目のサブフレームデータが取得できる次のタイミング時間を算出してＲＦ部２のオンにする。この場合には、非動作モードから動作モードに切り替える回数は２回である。図６（Ｂ）の例では、４番目のサブフレームの同期確立を検出したタイミングから３０秒の時間、ＲＦ部２をオンにしてサブフレームデータの検出を行った結果、１番目および２番目のサブフレームを取得できなかった場合である。したがって、欠けている１番目および２番目のサブフレームデータが取得できる次のタイミング時間を算出してＲＦ部２のオンにする。この場合には、非動作モードから動作モードに切り替える回数は１回である。
【００２７】
以上のように、この実施形態によれば、ＲＦ部２は、電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータの期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する。
ＣＰＵ３１は、ＲＦ制御部３４によって、ＲＦ部２に対して非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行い、非動作モードから動作モードに切り替えたときに、ＲＦ部２により５個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定し、５個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことが判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、その演算した切替時間に基づいて、ＲＦ部２に対して非動作モードから動作モードに切り替え、５個のサブフレームデータの全てが取得できたことが判定されたときは、その取得された５個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する。
したがって、コイン型電池やその他の小型の電池を電源として使用した場合でも、無駄な電力消費を回避して、電池の著しい電圧降下が発生して装置が機能停止になるような事態を招くことなく、衛星からのＧＰＳ信号を確実に受信して現在位置を検出できる。
【００２８】
また、上記実施形態においては、ｎ個のサーチ・エンジン３２をさらに備え、ＣＰＵ３１は、ＲＦ部２によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを、その衛星の識別情報であるＴＬＭのデータに対応して割り当てた各サーチ・エンジンに記憶し、３個又は４個のサーチ・エンジンに３個又は４個の衛星の５個のサブフレームデータを記憶したときに、各サーチ・エンジンに記憶された５個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する。
したがって、例えば、４個の衛星における５個のサブフレームデータからなる２０個のサブフレームデータの中から、任意のサブフレームデータを順に取得する場合でも、ＲＦ部２のオン時間が最短になるので、コイン型電池やその他の小型の電池を電源として使用した場合でも、無駄な電力消費を回避して、電池の著しい電圧降下が発生して装置が機能停止になるような事態を招くことなく、衛星からのＧＰＳ信号を確実に受信して現在位置を検出できる。
【００２９】
また、上記実施形態において、ＣＰＵ３１は、最初にサブフレームデータを取得するときは、任意のｋ（１≦ｋ≦５）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号であるプリアンブルを検出し、その時から１周期分の３０秒の間、ＲＦ部２を非動作モードから動作モードに切り替えて、５個のサブフレームデータの取得を試みる。そして、取得できなかったサブフレームデータがあった場合に、次の１周期にそのサブフレームデータの送信に合わせてＲＦ部２を間欠的に動作モードに切り替える。
したがって、受信環境が良好で最初の１周期で５個のサブフレームデータを一度に取得できた場合には、間欠的な動作モードの切替は必要なく、無駄な電力消費を回避することができる。
【００３０】
また、上記実施形態において、ＣＰＵ３１は、最初にサブフレームデータを取得する場合に、ＲＦ２を非動作モードから動作モードに切り替えた後、所定時間が経過しても任意のサブフレームデータの先頭のプリアンブルを検出できないときは、ＲＦ部２を動作モードから非動作モードに切り替える。
したがって、受信環境が悪い場合には、無駄な電力消費を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態における位置検出装置の構成を示すブロック図。
【図２】ＧＰＳ信号におけるフレーム構成を示す図。
【図３】実施形態における位置検出方法を示すＣＰＵのフローチャート。
【図４】図３に続くＣＰＵのフローチャート。
【図５】図４に続くＣＰＵのフローチャート。
【図６】ＲＦ部に対する動作モードおよび非動作モードの切替タイミングの例を示す図。
【図７】従来例における位置検出装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３２】
１ アンテナ
２ ＲＦ部
３ ベースバンド部
４ システム
３１ ＣＰＵ
３２ サーチ・エンジン
３３ 同期検出部
３４ ＲＦ制御部
３５ ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置および位置検出方法に関し、特に、衛星からの電波を受信して現在位置を検出する位置検出装置および位置検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）は、複数の衛星からの電波を受信して、現在位置を検出するシステムである。この場合の衛星は静止衛星ではなく、高度２万ｋｍを周回し、地球に対して刻々と位置が変化する３２個の衛星である。現在位置を検出するためには、３２個の衛星の中の最低３個の衛星からＧＰＳ信号を受信する必要がある。実際は、４個の衛星からＧＰＳ信号を受信して現在位置を検出している。各衛星からは３０秒のメインフレームが送信される。このメインフレームは、各フレームが６秒の５個のサブフレームで構成され、各サブフレームは３００ビットのデータで構成されている。第１乃至第５の５個のサブフレームのうち、第１のサブフレームには、各衛星の状態とクロック補正係数、第２、第３のサブフレームには、各衛星の軌道情報である「エフェメリス」が格納され、第４および第５の２個のサブフレームには、３２個のすべての衛星に共通の概略軌道情報である「アルマナック」が格納されている。図７は、腕時計を利用した従来の位置検出装置の構成を示すブロック図である。この位置検出装置は、図７に示すように、アンテナ１１、ＲＦ部１２、ベースバンド処理部１３、システム１４、および電源１５で構成されている。
【０００３】
アンテナ１１は、衛星からのＧＰＳ信号を受信してＲＦ部１２に入力する。ＲＦ部１２は、入力されたＧＰＳ信号を復調してベースバンド処理部１３にベースバンド信号を入力する。ベースバンド処理部１３は、ＣＰＵ１３１、ｎ個のサーチ・エンジン１３２、同期検出部１３３で構成されている。同期検出部１３３は、各サブフレームの先頭にある８ビットの同期信号（これを「プリアンブル」という）を検出して、サブフレームの開始タイミングをＣＰＵ１３１に入力する。ＣＰＵ１３１は、同期検出部１３３からのプリアンブルに基づいて、ｎ個のサーチ・エンジン１３２を起動する。各サーチ・エンジンは、１個のサブフレームを取り込んで、そのデータをストアする。したがって、４個の衛星からＧＰＳ信号を受信して現在位置を検出する場合には、各衛星から同時に送信される連続した５個のサブフレームのデータを５個のサーチ・エンジンに順にストアし、合計２０個のサーチ・エンジンにストアしたデータによって現在位置を検出する。システム１４は、例えば、時計装置であり、ベースバンド処理部１３で検出された現在位置を表示する。電源１５は、小型のコイン型電池（例えば、２０１６タイプ）およびＤＣ／DCコンバータなどで構成され、ＲＦ部１２、ベースバンド処理部１３、およびシステム１４に電力を供給する。
【０００４】
ＧＰＳを利用した位置検出の技術に関しては、多くの提案がなされている。
例えば、ある提案のＧＰＳ航法装置においては、エフェメリスのデータをサブフレーム単位に分割収集し、メモリに保存することによって、データ収集に要する時間を短くするようになっている。具体的には、サブフレーム収集フラグを設けて、サブフレームの収集に応じてこのフラグを１（有効）にセットする。したがって、一度収集したサブフレームであるか否かをフラグで判定するので、そのサブフレームを再度収集する必要がなくなり、収集する時間を短縮できる。（特許文献１参照）
また、ある提案のＧＰＳ受信機においては、複数のチャンネルを持つ検波部と、検波部で復調した衛星から送信される航法メッセージを収集するメッセージ収集部と、収集したメッセージを解析するメッセージ解析部と、伝搬時間と衛星の位置から受信機の位置を算出する測位部と、各チャンネルのメッセージ収集部に対して航法メッセージを走査するタイミングを指定するタイミング指定部とを備え、１チャンネル以上で航法メッセージを収集した場合に、他のチャンネルに対してメッセージの収集タイミングを指定する。したがって、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージの先頭を示すビットパターンであるプリアンブルパターンを早く検出し、すべてのチャンネルでプリアンブルパターンを検出するまでの時間を短縮し、航法メッセージをすばやく収集することにより、測位不能時間を短縮する。（特許文献２参照）
また、ある提案のＧＰＳ受信装置においては、複数のチャンネルにおいてそれぞれＧＰＳ衛星を捕捉することができ、その捕捉したＧＰＳ衛星からの衛星データから取り出した時刻情報と、ＧＰＳ受信装置側にて計時した現在時刻とに基づいて、ＧＰＳ衛星と現在位置（ＧＰＳ受信装置の位置）との間の距離を測定する。また衛星データに含まれる詳細軌道情報（エフェメリス）を取り出して衛星位置を計算し、さらに測定した距離を加味して、ＧＰＳ受信装置の位置を算出する。これにより、衛星データとの同期確立を早期に行えるようにし、測位を開始するまでの時間を短縮する。（特許文献３参照）
また、ある提案の位置検出装置においては、ＧＰＳ受信機で受信したＧＰＳ衛星からのデータは、メインフレーム、サブフレーム、ワードという階層構造となっており、各ワードチェックにチェック用のパリティビットが組み込まれているので、ＧＰＳ受信機では、各ワード毎にパリティビットを行い、受信したサブフレームで何ワードがパリティチェックでＭＧとなったか出力する。受信判定部では、パリティチェックＭＧの数により、データ受信可能状態か判定する。データ受信不可能と判定した場合においては、制御部においてデータ収集のための連続通電をオフとし、一定時間経過してから再度データ収集のためにスイッチをオンとして、メイン電源を通電させる。これにより、衛星軌道情報を取得するために連続通電する場合に、受信環境が悪いとデータ収集に長い時間が必要となり、無駄な電力を消費することを回避する。（特許文献４参照）
【特許文献１】特開平３−４２７９３号公報
【特許文献２】特開平１１−３０４８９９号公報
【特許文献３】特開２０００−２９２５２１号公報
【特許文献４】特開２００３−１９４９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１乃至特許文献４を含め、ＧＰＳを利用した従来の位置検出では、第１乃至第５の５個のサブフレームを連続して取得する構成になっている。５個のサブフレームは３０秒であるので、前後のマージンを含めると連続通電する時間は４０秒以上も必要である。しかしながら、コイン型電池を使用した図７の腕時計の位置検出装置やその他の携帯型の位置検出装置の場合には、各部に電力を供給する電源にコイン型電池を使用した場合には、４０秒以上も連続通電すると電池の放電特性が劣化し、電池の著しい電圧降下のために装置自体が機能停止になるおそれがある。
本発明は、このような従来の課題を解決するためのものであり、コイン型電池やその他の小型の電池を電源として使用した場合でも、無駄な電力消費を回避して、電池の著しい電圧降下が発生して装置が機能停止になるような事態を招くことなく、衛星からのＧＰＳ信号を確実に受信して現在位置を検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の位置検出装置は、電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータ（実施形態においては、５個のサブフレームデータに相当する）の期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する受信手段（実施形態においては、図１のＲＦ部２に相当する）と、受信手段に対して非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行う動作制御手段（実施形態においては、図１のＣＰＵ３１に相当する）と、動作制御手段によって非動作モードから動作モードに切り替えられたときに、受信手段によりｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定する取得判定手段（実施形態においては、図１のＣＰＵ３１に相当する）と、ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことが取得判定手段によって判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、動作制御手段に対して当該演算した切替時間に基づく制御を指示する演算手段（実施形態においては、図１のＣＰＵ３１に相当する）と、ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたことが取得判定手段によって判定されたときは、当該取得されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する位置算出手段（実施形態においては、図１のＣＰＵ３１に相当する）と、を備えた構成になっている。
【０００７】
請求項１の位置検出装置において、請求項２に記載したように、複数の記憶手段（実施形態においては、図１のｎ個のサーチ・エンジン３２に相当する）をさらに備え、位置算出手段は、受信手段によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを当該衛星の識別情報（実施形態においては、図２のＴＬＭのデータに相当する）に対応して割り当てた各記憶手段に記憶し、所定数（実施形態においては、３個又は４個に相当する）の記憶手段の各々に対応する衛星のｍ個のサブフレームデータを記憶したときに、各記憶手段に記憶されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出するような構成にしてもよい。
【０００８】
請求項１の位置検出装置において、請求項３に記載したように、動作制御手段は、演算手段から切替時間に基づく制御を指示される前は、任意のｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出した時から１周期の期間（実施形態においては、３０秒の期間に相当する）、受信手段を非動作モードから動作モードに切り替えるような構成にしてもよい。
【０００９】
請求項３の位置検出装置において、請求項４に記載したように、取得判定手段は、動作制御手段によって受信手段が非動作モードから動作モードに切り替えられた後、所定時間（実施形態においては、少なくともサブフレームデータの６秒の時間に相当する）が経過しても任意のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出できないときは、動作制御手段に対して受信手段を動作モードから非動作モードに切り替えるように指示するような構成にしてもよい。
【００１０】
請求項５に記載の位置検出方法は、電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータ（実施形態においては、５個のサブフレームデータに相当する）の期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する受信手段（実施形態においては、図１のＲＦ部２に相当する）に対して、非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行うステップＡと、ステップＡによって非動作モードから動作モードに切り替えられたときに、受信手段によりｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定するステップＢと、ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことがステップＢによって判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、ステップＡに対して当該演算した切替時間に基づく制御を指示するステップＣと、ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたことがステップＢによって判定されたときは、当該取得されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出するステップＤと、を実行する構成になっている。
ステップＡ乃至ステップＤは、実施形態においては、図１のＣＰＵ３１の処理に相当する。
【００１１】
請求項５の位置検出方法において、請求項６に記載したように、ステップＤは、受信手段によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを、複数の記憶手段（実施形態においては、図１のｎ個のサーチ・エンジン３２に相当する）の中において、当該衛星の識別情報に対応して割り当てた１つの記憶手段に記憶し、所定数（実施形態においては、３個又は４個に相当する）の記憶手段の各々に対応する衛星のｍ個のサブフレームデータを記憶したときに、各記憶手段に記憶されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出するような構成にしてもよい。
【００１２】
請求項５の位置検出方法において、請求項７に記載したように、ステップＡは、ステップＣから切替時間に基づく制御を指示される前は、任意のｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出した時から１周期の期間（実施形態においては、３０秒の期間に相当する）、受信手段を非動作モードから動作モードに切り替えるような構成にしてもよい。
【００１３】
請求項７の位置検出方法において、請求項８に記載したように、ステップＢは、ステップＡによって受信手段が非動作モードから動作モードに切り替えられた後、所定時間（実施形態においては、少なくとも１個のサブフレームデータの６秒の時間に相当する）が経過しても任意のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出できないときは、ステップＡに対して受信手段を動作モードから非動作モードに切り替えるように指示するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コイン型電池やその他の小型の電池を電源として使用した場合でも、無駄な電力消費を回避して、電池の著しい電圧降下が発生して装置が機能停止になるような事態を招くことなく、衛星からのＧＰＳ信号を確実に受信して現在位置を検出できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による位置検出装置および位置検出方法の実施形態について、図１乃至図６を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明は、その技術的範囲の属する限り、当業者によって容易に考えられる様々な変形例が可能であることは言うまでもない。
【００１６】
図１は、本発明の各実施形態における位置検出装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、アンテナ１、ＲＦ部２、ベースバンド処理部３、システム４、および電源５で構成されている。
アンテナ１は、衛星からの電波を受信してＲＦ部２に入力する。ＲＦ部２は、入力された電波の中からＧＰＳ信号のみを抽出して復調し、必要なレベルに増幅した後にアナログ信号からデジタル信号のベースバンド信号に変換してベースバンド処理部３に入力する。ベースバンド処理部３は、ＣＰＵ３１、ｎ個のサーチ・エンジン３２、同期検出部３３、ＲＦ制御部３４、ＲＡＭ３５などで構成されている。同期検出部３３は、各サブフレームの先頭にある８ビットの同期信号であるプリアンブルを検出して、サブフレームの開始タイミングをＣＰＵ３１に入力する。ＣＰＵ３１は、システム４からのＧＰＳ信号の取得指示に応じて、ＲＦ制御部３４によってＲＦ部２を非動作モードから動作モードに切り替えると共に、同期検出部３３からのプリアンブルに基づいて、ｎ個のサーチ・エンジン３２を起動する。各サーチ・エンジンは、１個のサブフレームを取り込んで、そのデータによって識別される衛星および何番目のサブフレームであるかを内部のメモリ（図示せず）にストアする。ＣＰＵ３１は、ｎ個のサーチ・エンジン３２のそれぞれにストアされている衛星およびサブフレームの番号をＲＡＭ３５にストアして管理する。すなわち、所定数（例えば、４個）の衛星から送信された第１乃至第５の５個のサブフレームのすべてを受信したか否かを管理する。ＲＦ制御部３４は、ＣＰＵ３１のコマンドに応じてＲＦ部２を動作モード又は非動作モードに制御する。動作モードにおいては、ＲＦ部２のクロックなどをイネーブル状態にして、上記したＲＦ部２の信号処理を可能にする。一方、非動作モードにおいては、ＲＦ部２のクロックなどをイネーブル状態にして、上記したＲＦ部２の信号処理を停止させる。なお、ＲＦ制御部３４については、必ずしもこのような専用のハードウェアシステム４で構成しなくてもよい。ＣＰＵ３１からの制御信号によってＲＦ部２を動作モード又は非動作モードに制御する構成でもよい。システム４は、例えば、時計装置であり、ベースバンド処理部３で検出された現在時刻および現在位置を表示する。電源５は、小型のコイン型電池（例えば、２０１６タイプ）およびＤＣ／DCコンバータなどで構成され、ＲＦ部２、ベースバンド処理部３、およびシステム４に電力を供給する。ただし、非動作モードではＲＦ部２は信号処理を停止しているので電力を消費しない。
【００１７】
図２は、ＧＰＳ信号におけるフレーム構成を示す図である。図２（Ａ）は、３２個の衛星から３０秒ごとに送信されるメインフレームを示している。各メインフレームは、サブフレーム１乃至サブフレーム５の５個のサブフレームで構成されている。サブフレーム１乃至サブフレーム３は、各衛星における固有のデータ（「エフェメリス」と称する）で構成され、サブフレーム４およびサブフレーム５は、同期してＧＰＳ信号を送信する３２個の衛星に共通するデータ（「アルマナック」と称する）で構成されている。これら５個のサブフレームのデータをすべて取得したときに、その衛星に対応する位置情報が得られる。この装置の現在位置を検出するためには、４個（最低は３個）の衛星のそれぞれに対応する位置情報を取得する必要があるので、合計で２０個のサブフレームを取得することになるが、本発明では、後述するように、各衛星から同時に送信される連続した５個のサブフレームを分割して取得する。
【００１８】
図２（Ｂ）は、６秒の時間長からなる３００ビットの各サブフレームを示している。通常、各サブフレームの先頭には、３０ビットのＴＬＭ（Telemetry）のデータがあり、次に、同じく３０ビットのＨＯＷ（Handover Word）のデータが続き、その後に、２４０ビットのクロック、各衛星の状態のデータ（サブフレーム１）、各衛星に固有の詳細軌道情報などのエフェメリスのデータ（サブフレーム２、３）、３２個の衛星に共通する概略軌道情報や電離層補正情報などのアルマナックのデータ（サブフレーム４、５）がある。図には示していないが、ＴＬＭの最初の８ビット（１０００１０１１）がプリアンブルパターンであり、サブフレームの開始を示す同期信号を構成している。
【００１９】
このように、３２個の衛星からのＧＰＳ信号は、各サブフレームの送信タイミングが同期しており、任意の衛星の任意のサブフレームのＴＬＭを取得すれば、そのサブフレームの衛星を特定し、５個のサブフレームの中の何番目のサブフレームであるかを認識することができる。さらに、取得したサブフレームのＴＬＭのデータに基づいて、他の任意のサブフレームの送信タイミングを予測することが可能である。本発明は、このようなサブフレームの特徴的な構成を活用することによって現在位置を検出するものである。
【００２０】
図３乃至図５は、ＣＰＵ３１によって実行される実施形態の位置検出方法を示すフローチャートである。
図３において、ＣＰＵ３１は、所定のイニシャライズ処理（ステップＳ１）の後、システム４からＧＰＳ信号の取得指示があるか否かを判別し（ステップＳ２）、ＧＰＳ信号の取得指示があったときは、ＲＦ制御部３４にオン指示を行って（ステップＳ３）、時系列的に送信される５個のサブフレームを受信できる期間、すなわち、１個のメインフレームを受信できる約３０秒の期間、ＲＦ部２を非動作モードから動作モードに切り替える。
【００２１】
ＲＦ部２を動作モードに切り替えた後、ＣＰＵ３１は、同期検出部３３により同期確立を検出したか否か、すなわち、各サブフレームの先頭にある８ビットのプリアンブルを検出したか否かを判別し（ステップＳ４）、同期確立を検出しない場合には、ＲＦ部２のオン指示から所定時間が経過したか否かを判別し（ステップＳ５）、所定時間が経過したときは、ステップＳ２に移行してシステム４からＧＰＳ信号の取得指示の有無を判別するが、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ４において同期確立を検出したか否かを判別する。各サブフレームの先頭のプリアンブルは、各衛星から６秒の周期で送信されるので、この所定時間は、少なくとも１個のサブフレームデータの６秒の時間に設定される。
【００２２】
ＣＰＵ３１は、ステップＳ４において同期確立を検出したときは、その同期検出タイミングをＲＡＭ３５にストアして（ステップＳ６）、サーチ・エンジン部３２よりデータ取込を開始し（ステップＳ７）、フレームデータを取得して（ステップＳ８）、サブフレーム番号およびサブフレームデータをＲＡＭ３５にストアし（ステップＳ９）、同期検出からメインフレームの周期である３０秒が経過したか否かを判別し（ステップＳ１０）、３０秒が経過していない場合には、ステップＳ８乃至ステップＳ１０の処理を繰り返す。
【００２３】
ＣＰＵ３１は、同期確立から３０秒が経過したときは、図４のフローチャートにおいて、ＲＡＭ３５にストアされたサブフレーム番号を取り出して（ステップＳ１１）、５個のサブフレームの番号が全てそろっているか否かを判別し（ステップＳ１２）、全てそろっている場合には、ストアされたフレームデータをシステム４に対して送付して（ステップＳ１３）、ＲＦ制御部３４に対してＲＦ部２をオフにするように指示し（ステップＳ１４）、図３のステップＳ２に移行して、システム４からＧＰＳ信号の取得指示の有無を判別する。この状態は、受信環境が良好なため、５個のサブフレームデータを一度に取得できた場合である。
【００２４】
一方、５個のサブフレームの番号が全てそろっていない場合には、ＣＰＵ３１は、ＲＦ制御部３４に対してＲＦ部２をオフにするように指示し（ステップＳ１５）、欠けているサブフレーム番号を抽出して（ステップＳ１６）、ＲＡＭ３５にストアされている同期検出タイミングに基づいて、欠けているサブフレームデータが取得できる次のタイミング時間を算出し（ステップＳ１７）、その算出したタイミング時間が経過したか否かを判別し（ステップＳ１８）、そのタイミング時間が経過したときは、ＲＦ制御部３４に対してＲＦ部２をオンにするように指示する（ステップＳ１９）。欠けているサブフレームが複数で且つ連続していない場合には、非動作モードから動作モードに切り替えるための算出時間は、後述する図６（Ａ）の例のように、断続した複数の算出時間になる。
【００２５】
この後、図５のフローチャートにおいて、ＣＰＵ３１は、ＲＦ部２から受信するサブフレームデータを取得し（ステップＳ２０）、ＲＦ制御部３４に対してＲＦ部２をオフにするように指示して（ステップＳ２１）、サブフレーム番号およびサブフレームデータをＲＡＭ３５に追加してストアし（ステップＳ２２）、全ての算出時間に対してデータ取得を終了したか否かを判別する（ステップＳ２３）。全ての算出時間のデータ取得を終了していない場合には、ＣＰＵ３１は、図４のステップＳ１８に移行して、図５のステップＳ２３までの処理を繰り返し、全ての算出時間に対してデータ取得を終了したときは、図３のステップＳ２に移行して、システム４からＧＰＳ信号の取得指示の有無を判別する。
【００２６】
図６は、ＲＦ部２に対する動作モードおよび非動作モードの切替タイミングの例を示す図である。図６（Ａ）の例では、１番目のサブフレームの同期確立を検出したタイミングから３０秒の時間、ＲＦ部２をオンにしてサブフレームデータの検出を行った結果、２番目および４番目のサブフレームを取得できなかった場合である。したがって、欠けている２番目および４番目のサブフレームデータが取得できる次のタイミング時間を算出してＲＦ部２のオンにする。この場合には、非動作モードから動作モードに切り替える回数は２回である。図６（Ｂ）の例では、４番目のサブフレームの同期確立を検出したタイミングから３０秒の時間、ＲＦ部２をオンにしてサブフレームデータの検出を行った結果、１番目および２番目のサブフレームを取得できなかった場合である。したがって、欠けている１番目および２番目のサブフレームデータが取得できる次のタイミング時間を算出してＲＦ部２のオンにする。この場合には、非動作モードから動作モードに切り替える回数は１回である。
【００２７】
以上のように、この実施形態によれば、ＲＦ部２は、電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータの期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する。
ＣＰＵ３１は、ＲＦ制御部３４によって、ＲＦ部２に対して非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行い、非動作モードから動作モードに切り替えたときに、ＲＦ部２により５個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定し、５個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことが判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、その演算した切替時間に基づいて、ＲＦ部２に対して非動作モードから動作モードに切り替え、５個のサブフレームデータの全てが取得できたことが判定されたときは、その取得された５個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する。
したがって、コイン型電池やその他の小型の電池を電源として使用した場合でも、無駄な電力消費を回避して、電池の著しい電圧降下が発生して装置が機能停止になるような事態を招くことなく、衛星からのＧＰＳ信号を確実に受信して現在位置を検出できる。
【００２８】
また、上記実施形態においては、ｎ個のサーチ・エンジン３２をさらに備え、ＣＰＵ３１は、ＲＦ部２によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを、その衛星の識別情報であるＴＬＭのデータに対応して割り当てた各サーチ・エンジンに記憶し、３個又は４個のサーチ・エンジンに３個又は４個の衛星の５個のサブフレームデータを記憶したときに、各サーチ・エンジンに記憶された５個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する。
したがって、例えば、４個の衛星における５個のサブフレームデータからなる２０個のサブフレームデータの中から、任意のサブフレームデータを順に取得する場合でも、ＲＦ部２のオン時間が最短になるので、コイン型電池やその他の小型の電池を電源として使用した場合でも、無駄な電力消費を回避して、電池の著しい電圧降下が発生して装置が機能停止になるような事態を招くことなく、衛星からのＧＰＳ信号を確実に受信して現在位置を検出できる。
【００２９】
また、上記実施形態において、ＣＰＵ３１は、最初にサブフレームデータを取得するときは、任意のｋ（１≦ｋ≦５）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号であるプリアンブルを検出し、その時から１周期分の３０秒の間、ＲＦ部２を非動作モードから動作モードに切り替えて、５個のサブフレームデータの取得を試みる。そして、取得できなかったサブフレームデータがあった場合に、次の１周期にそのサブフレームデータの送信に合わせてＲＦ部２を間欠的に動作モードに切り替える。
したがって、受信環境が良好で最初の１周期で５個のサブフレームデータを一度に取得できた場合には、間欠的な動作モードの切替は必要なく、無駄な電力消費を回避することができる。
【００３０】
また、上記実施形態において、ＣＰＵ３１は、最初にサブフレームデータを取得する場合に、ＲＦ２を非動作モードから動作モードに切り替えた後、所定時間が経過しても任意のサブフレームデータの先頭のプリアンブルを検出できないときは、ＲＦ部２を動作モードから非動作モードに切り替える。
したがって、受信環境が悪い場合には、無駄な電力消費を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態における位置検出装置の構成を示すブロック図。
【図２】ＧＰＳ信号におけるフレーム構成を示す図。
【図３】実施形態における位置検出方法を示すＣＰＵのフローチャート。
【図４】図３に続くＣＰＵのフローチャート。
【図５】図４に続くＣＰＵのフローチャート。
【図６】ＲＦ部に対する動作モードおよび非動作モードの切替タイミングの例を示す図。
【図７】従来例における位置検出装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３２】
１ アンテナ
２ ＲＦ部
３ ベースバンド部
４ システム
３１ ＣＰＵ
３２ サーチ・エンジン
３３ 同期検出部
３４ ＲＦ制御部
３５ ＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータの期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、前記電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する受信手段と、
前記受信手段に対して非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行う動作制御手段と、
前記動作制御手段によって非動作モードから動作モードに切り替えられたときに、前記受信手段によりｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定する取得判定手段と、
ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことが前記取得判定手段によって判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、前記動作制御手段に対して当該演算した切替時間に基づく制御を指示する演算手段と、
ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたことが前記取得判定手段によって判定されたときは、当該取得されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する位置算出手段と、
を備えた位置検出装置。
【請求項２】
複数の記憶手段をさらに備え、前記位置算出手段は、前記受信手段によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを当該衛星の識別情報に対応して割り当てた各記憶手段に記憶し、所定数の記憶手段の各々に対応する衛星のｍ個のサブフレームデータを記憶したときに、各記憶手段に記憶されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記動作制御手段は、前記演算手段から切替時間に基づく制御を指示される前は、任意のｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出した時から１周期の期間、前記受信手段を非動作モードから動作モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記取得判定手段は、前記動作制御手段によって受信手段が非動作モードから動作モードに切り替えられた後、所定時間が経過しても任意のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出できないときは、前記動作制御手段に対して前記受信手段を動作モードから非動作モードに切り替えるように指示することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータの期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、前記電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する受信手段に対して、非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行うステップＡと、
前記ステップＡによって非動作モードから動作モードに切り替えられたときに、前記受信手段によりｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定するステップＢと、
ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことが前記ステップＢによって判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、前記ステップＡに対して当該演算した切替時間に基づく制御を指示するステップＣと、
ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたことが前記ステップＢによって判定されたときは、当該取得されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出するステップＤと、
を実行する位置検出方法。
【請求項６】
前記ステップＤは、前記受信手段によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを、複数の記憶手段の中において当該衛星の識別情報に対応して割り当てた１つの記憶手段に記憶し、所定数の記憶手段の各々に対応する衛星のｍ個のサブフレームデータを記憶したときに、各記憶手段に記憶されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出することを特徴とする請求項５に記載の位置検出方法。
【請求項７】
前記ステップＡは、前記ステップＣから切替時間に基づく制御を指示される前は、任意のｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出した時から１周期の期間、前記受信手段を非動作モードから動作モードに切り替えることを特徴とする請求項５に記載の位置検出方法。
【請求項８】
前記ステップＢは、前記ステップＡによって受信手段が非動作モードから動作モードに切り替えられた後、所定時間が経過しても任意のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出できないときは、前記ステップＡに対して前記受信手段を動作モードから非動作モードに切り替えるように指示することを特徴とする請求項７に記載の位置検出方法。
【請求項１】
電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータの期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、前記電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する受信手段と、
前記受信手段に対して非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行う動作制御手段と、
前記動作制御手段によって非動作モードから動作モードに切り替えられたときに、前記受信手段によりｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定する取得判定手段と、
ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことが前記取得判定手段によって判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、前記動作制御手段に対して当該演算した切替時間に基づく制御を指示する演算手段と、
ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたことが前記取得判定手段によって判定されたときは、当該取得されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出する位置算出手段と、
を備えた位置検出装置。
【請求項２】
複数の記憶手段をさらに備え、前記位置算出手段は、前記受信手段によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを当該衛星の識別情報に対応して割り当てた各記憶手段に記憶し、所定数の記憶手段の各々に対応する衛星のｍ個のサブフレームデータを記憶したときに、各記憶手段に記憶されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記動作制御手段は、前記演算手段から切替時間に基づく制御を指示される前は、任意のｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出した時から１周期の期間、前記受信手段を非動作モードから動作モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記取得判定手段は、前記動作制御手段によって受信手段が非動作モードから動作モードに切り替えられた後、所定時間が経過しても任意のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出できないときは、前記動作制御手段に対して前記受信手段を動作モードから非動作モードに切り替えるように指示することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
電池から電力を供給される動作モードにおいては衛星から時系列的に送信される第１番目から第ｍ番目までのｍ個のサブフレームデータの期間を１周期とするメインフレームデータを担うＧＰＳ信号を受信し、前記電池から電力を供給されない非動作モードにおいては受信を停止する受信手段に対して、非動作モードから動作モードに切り替える制御および動作モードから非動作モードに切り替える制御を行うステップＡと、
前記ステップＡによって非動作モードから動作モードに切り替えられたときに、前記受信手段によりｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたか否かを判定するステップＢと、
ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できなかったことが前記ステップＢによって判定されたときは、取得できなかったサブフレームデータの送信に合わせて非動作モードから動作モードに間欠的に切り替える時間を演算して、前記ステップＡに対して当該演算した切替時間に基づく制御を指示するステップＣと、
ｍ個のサブフレームデータの全てが取得できたことが前記ステップＢによって判定されたときは、当該取得されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出するステップＤと、
を実行する位置検出方法。
【請求項６】
前記ステップＤは、前記受信手段によって受信されたＧＰＳ信号の中から順に取得した衛星のサブフレームデータを、複数の記憶手段の中において当該衛星の識別情報に対応して割り当てた１つの記憶手段に記憶し、所定数の記憶手段の各々に対応する衛星のｍ個のサブフレームデータを記憶したときに、各記憶手段に記憶されたｍ個のサブフレームデータに含まれている位置情報に基づいて現在位置を算出することを特徴とする請求項５に記載の位置検出方法。
【請求項７】
前記ステップＡは、前記ステップＣから切替時間に基づく制御を指示される前は、任意のｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出した時から１周期の期間、前記受信手段を非動作モードから動作モードに切り替えることを特徴とする請求項５に記載の位置検出方法。
【請求項８】
前記ステップＢは、前記ステップＡによって受信手段が非動作モードから動作モードに切り替えられた後、所定時間が経過しても任意のサブフレームデータの先頭の同期信号を検出できないときは、前記ステップＡに対して前記受信手段を動作モードから非動作モードに切り替えるように指示することを特徴とする請求項７に記載の位置検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２８６１（Ｐ２００８−２８６１Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７０８１１（Ｐ２００６−１７０８１１）
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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