測位用信号受信装置
【課題】 従来より少ない消費電力で間欠動作し、且つ休止状態からの復帰後、速やかに測位を行えるようにした測位用信号受信装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ＲＴＣ部１１を動作させたまま、ＴＣＸＯ４の動作を所定の休止時間だけ休止状態にし、且つ休止時間終了後に前記休止状態から復帰させる間欠動作を繰り返す間欠動作制御手段と、休止時間前の所定時間での、ＴＣＸＯ４のクロック信号のカウント数とＲＴＣ部１１のクロック信号のカウント数とのカウント比を求めるカウント比決定手段と、前記カウント比および、前記休止時間でのＲＴＣ部１１のカウント数から、前記休止時間でのＴＣＸＯのクロック信号の擬似カウント数を求め、且つ前記休止時間終了時のＴＣＸＯのクロックを、前記擬似カウント数で補間する基準クロック計数値補間手段とを備える。
【解決手段】 ＲＴＣ部１１を動作させたまま、ＴＣＸＯ４の動作を所定の休止時間だけ休止状態にし、且つ休止時間終了後に前記休止状態から復帰させる間欠動作を繰り返す間欠動作制御手段と、休止時間前の所定時間での、ＴＣＸＯ４のクロック信号のカウント数とＲＴＣ部１１のクロック信号のカウント数とのカウント比を求めるカウント比決定手段と、前記カウント比および、前記休止時間でのＲＴＣ部１１のカウント数から、前記休止時間でのＴＣＸＯのクロック信号の擬似カウント数を求め、且つ前記休止時間終了時のＴＣＸＯのクロックを、前記擬似カウント数で補間する基準クロック計数値補間手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の測位用信号を受信して、受信点の測位を行う測位用信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＰＳ受信装置のような測位用信号受信装置においては、複数の測位用衛星から送信されている電波を受信して、その電波に重畳されているＣ／Ａコードの位相、航法メッセージなどによって、ＧＰＳ時刻および、各測位用衛星の位置、各測位用衛星と受信点との間の擬似距離を求め、それぞれの測位用衛星の位置と擬似距離によって受信点を測位し、また測位系時刻を求めている。
【０００３】
このようなＧＰＳ受信装置において、一般には使用中常に電源をオンしたまま測位を継続するが、例えば小容量の電池を電源とする携帯用の測位装置や、太陽電池と二次電池を電源として定点観測を行う測位装置などにおいては、その稼動時間を長くするために、測位を行なうべき時にのみ電源を投入し、測位結果が得られた後は電源を遮断する、といった間欠的な使用もなされている。
【０００４】
しかし、受信装置の電源が遮断されている状態（以下「休止状態」という。）では、受信装置のカウントは停止しているので、電源投入から衛星サーチ、衛星追尾、衛星情報取得までに少なくとも数秒から数十秒が必要となり、速やかな測位ができないという問題が生じる。
【０００５】
そこで、間欠動作においてもＧＰＳ時刻を精度よく推定し、復帰時に速やかに測位を行うために、ＧＰＳ時刻を推定するための基準クロック信号発生回路とその基準クロックを計数する計数部を動作させたままにして、衛星からの電波を受信するＲＦコンバータや、ディジタル信号処理回路の電源を休止したり、ＣＰＵ等のクロックをマスクしたりして消費電力を抑制させる方法が採られる。
【０００６】
たとえば引用文献１では、ＧＰＳ時刻を推定するために基準クロック発生回路を動作させて、休止時間の経過を測定するとともに、その基準クロックとは独立してローカルな計時を行う低周波クロック信号発生回路も動作させておき、そのローカルな計時を行うクロックからＧＰＳ時刻に含まれる正確な週番号と週内時刻とを正確に推定する方法が記載されている。
【０００７】
このように間欠的にＧＰＳ信号受信装置を作動させた場合には、一般にＧＰＳ時刻の推定精度は、休止時間中に動作させておいたクロックの周波数の精度に大きく依存する。従来のＧＰＳ受信装置では、より高い精度でＧＰＳ時刻を推定する必要から、より高い周波数を用いた発振器（以下、高周波発振器という。）、例えば、１６．３６８ＭＨｚの高周波を発振する温度補償型水晶発振器などを用いて休止時間中の経過時間を測定している。
【０００８】
しかし、例えば、前記１６．３６８ＭＨｚ程度の周波数の高い温度補償型水晶発振器の場合には数ミリアンペア程度の電流を消費し、低い周波数の（例えば、３２ｋＨｚ）で温度補償の無い水晶発振器の場合には数百マイクロアンペア以下の電流を消費するというように、周波数の高さと消費電力の大きさとの間に正の相関を持つ。そのため、上述のように高周波発振器を用いて間欠動作を行う場合には、比較的低い周波数の発振器（以下、低周波発振器という。）を用いて間欠動作を行う場合よりも、より大きい電力を休止時間に消費してしまう。
【特許文献１】特開２００２−６０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＧＰＳ受信装置においては、休止状態からの復帰後に高精度にＧＰＳ時刻を推定し、速やかに測位を行うことが要求されるが、復帰直後にＧＰＳ時刻を高精度に推定するために上記の周波数の高い温度補償型水晶発振器を用いて間欠動作を行うと、休止時間中も装置の消費電流が大きなものにならざるを得なかった。すなわち、間欠動作による電源消費の低減効果が小さいという問題があった。
【００１０】
そのため本発明は、上記問題を解決し、従来より少ない消費電力で間欠動作し、且つ休止状態からの復帰後、速やかに測位を行えるようにした測位用信号受信装置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】
【００１１】
本発明は、測位用信号の処理に用いられる基準信号である第１のクロック信号を発生する基準クロック信号発生回路と、該第１のクロック信号を計数する基準クロック計数部と、前記第１のクロック信号とは独立し、前記第１のクロック信号の周波数より低い周波数である第２のクロック信号を供給する低周波クロック信号発生回路と、前記測位用信号を受信する受信部と、前記測位用信号を基に測位演算を行う演算処理部とを有する測位用信号受信装置において、
前記低周波クロック信号発生回路を動作させたまま、前記基準クロック信号発生回路の動作を所定の休止時間だけ休止状態にし、且つ休止時間終了後に前記休止状態から復帰させる間欠動作を繰り返す間欠動作制御手段と、前記休止時間前の所定時間での、前記第１のクロック信号のカウント数と前記第２のクロック信号のカウント数とのカウント比を求めるカウント比決定手段と、前記カウント比および、前記休止時間での低周波クロック信号のカウント数から、前記休止時間での基準クロック信号の擬似カウント数を求め、且つ前記休止時間終了時の前記基準クロック計数部の計数値を、前記擬似カウント数で補間する基準クロック計数値補間手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
そのため、間欠動作制御手段により、休止時間にはこの基準クロック信号発生回路に電流が流れず、低周波クロック回路の電流と演算処理部の半導体のリーク電流のみが流れる。
【００１３】
さらに、カウント比決定手段と基準クロック補間手段とにより、基準クロック信号より周波数の低い低周波クロック信号の周波数偏差を補正し、ＧＰＳ時刻の推定誤差の要因を抑制する。
【００１４】
また、本発明は、カウント比決定手段で、前記所定時間を前記休止時間の直前の時間として前記カウント比を求め、前記基準クロック補間手段で、休止時間での第２のクロック信号の前記カウント数に前記カウント比を乗じた値を前記擬似カウント数とする。
【００１５】
そのため、休止時間直前までのドリフトによるクロック信号の変化を自動的に補正することができる。また、通常休止時間中の温度変化は微小であり、休止時間中にクロック信号のドリフトはほとんど生じないために、基準クロックの補間は高精度に行うことができる。
【００１６】
また、本発明は、休止状態からの復帰後、基準クロック計数部の計数値に対応する受信機側の時刻と、測位用信号を送信する衛星の軌道情報と、に基づいて、衛星から受信点までの計算距離に応じた前記測位用信号のコード位相を推測し、推測によるコード位相と測位用信号の観測によるコード位相との差を求め、コード位相の差に相当する基準クロック計数部のオフセット分だけ基準クロック計数部の計数値を補正する。
【００１７】
そのため、休止状態からの復帰後に測位用信号を観測し、コード位相が得られた段階で速やかに基準クロックの計数値をより高精度な値に補正することができる。
【００１８】
また、本発明は、休止状態からの復帰後、複数の衛星からの測位用信号をそれぞれ受信して測位演算を行い、受信点の位置とともに測位系の時刻を求め、さらに、基準クロック計数部の計数値に対応する受信機側の時刻と前記測位手段により求めた前記測位系の時刻との差を求め、時刻の差に相当する基準クロック計数部のオフセット分だけ基準クロック計数部の計数値を補正する。
【００１９】
そのため、休止状態からの復帰後に、擬似距離が得られた段階で速やかに基準クロックの計数値を高精度な値に補正することができる。
【００２０】
また、本発明は、外部からの制御コマンドをシリアル入力部で受け付けるとともに、前記制御コマンドの先頭ビットを検知して前記基準クロック信号発生回路を休止状態から復帰させる復帰処理を行い、該復帰処理終了後に前記制御コマンドに含まれる制御コードの受付状態となる制御コマンド受動部を備え、前記起動処理を行う制御コマンドの、前記先頭ビットから一定ビット数以上後方から始まるビット列が、有意な制御コードである
このように外部装置からの信号を受信して復帰することにより、測位する必要が発生したタイミングで速やかに測位を行う。また、先頭ビットから一定ビット数以上後方のビットを受信するのに必要な時間を、コマンド処理が行えるようになるまでの復帰処理の時間よりも大きく設定することで、コマンドを送信する外部装置が、測位用信号受信装置が休止状態から制御コマンドを受け付けることができる状態になるまでの時間を把握しておく必要がなくなり、測位用信号受信装置の状態にかかわらず、外部装置は制御コマンドを送信するだけですむことになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、従来より少ない消費電力で間欠動作し、且つ休止状態からの復帰後、速やかに測位を行えるようにした測位用信号受信装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態に係るＧＰＳ受信装置の例を図１〜９を参照して説明する。
【００２３】
図２はＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【００２４】
ＲＦコンバータ処理部１は、アンテナ２が受けた信号を中間周波信号に変換するとともに、ディジタル信号に変換する。ディジタルベースバンド信号処理部３は、このディジタル信号を処理して、Ｃ／Ａコード位相およびキャリア位相を検出するための情報を生成する。また、基準クロック信号発生回路である温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）４は１６．３６７８ＭＨｚの基準クロック信号を発生する。基準クロック計数部５はこの基準クロックをカウントする。
【００２５】
一方、低周波クロック信号発生回路の一部である水晶発振器（ＸＯ）６は３２．７６８ｋＨｚの低周波で発振する。分周器７は、このＸＯ６からのクロック信号を３２分周して、１．０４ｋＨｚのクロック信号を生成する。このＸＯ６と分周器７とで低周波クロック信号発生回路を構成している。ＲＴＣ計数部８はこの３２分周された信号をカウントすることによって現在時刻を計時する。また、所定のタイミングでＣＰＵ９へ割り込み信号を出力する。
【００２６】
ＣＰＵ９は上記Ｃ／Ａコード位相およびキャリア位相を検出し、その追尾を行うようにディジタルベースバンド信号処理部３で発生させるＣ／Ａコードの位相、キャリアの周波数および位相を制御する。またそれとともに、航法メッセージの解読、サブフレームの先頭タイミングの検出、ＧＰＳ時刻の検知、Ｃ／Ａコード位相およびキャリア位相からの擬似距離の算出、測位演算による受信点の測位、を行う。また、随時、基準クロックや低周波クロックの計数値を補正し、測位系時刻を求める。
【００２７】
なお、この実施形態では低周波クロック信号発生回路に、現在時刻を計時するＲＴＣ部内の水晶発振器６を用いたが、このような低周波クロック信号を発生する回路はＲＴＣ部に限らず、測位用信号受信装置本体の外部に備えてもよい。
【００２８】
次に、休止状態からの復帰時に基準クロック信号計数部の計数値を補間するための手段について、図１を基に説明する。
図１において、ＲｘはＲＴＣ計数部８の時刻ｘにおける計数値、Ｂｘは基準クロック計数部５の時刻ｘにおける計数値である。
【００２９】
時刻ｍから時刻ｎまでの時間（ｍ〜ｎ）をＲＴＣ計数部８で計数した所定時間とすると、基準クロック計数部の計数値がＲｍからＲｎへと進む間に、基準クロック計数部５の計数値がＢｍからＢｎへと進む。ＴｒとＴｂはそれぞれＲＴＣ計数部８の計数周期と基準クロック計数部５の計数周期である。
【００３０】
このような関係であるとき、前記所定時間のＲＴＣ計数部６のカウント数を（Ｒｎ−Ｒｍ）とすると、ＲＴＣ計数部８の計数周期に対する基準クロック計数部５のカウント数の比は次式で表すことができる。
ｋ＝（Ｂｎ−Ｂｍ）／（Ｒｎ−Ｒｍ） ・・・（１）
またこの比の値ｋを係数として、休止時間中のＲＴＣ計数部８のカウント数に乗じることによって基準クロック計数部５の計数値を推定すると、次式のようになる。
Ｂｗ＝ｋ×（Ｒｗ−Ｒｎ）＋Ｂｎ ・・・（２）
ここで、時刻ｎでＣＰＵ９がストップ信号を出力し、そのことによってＲＦ電源１２が遮断されて、基準クロック信号の発生が停止し、時刻ｗでストップ信号が解除されて、ＲＦ電源１２が通電されて、ＴＣＸＯ４が基準クロック信号を発生するものとする。
【００３１】
上記（１）式のｋはＲＴＣ計数部８の１カウントあたりの基準クロック計数部５のカウント数であり、このｋを（２）式によりＲＴＣ計数部８の休止中のカウント数（Ｒｗ−Ｒｎ）に乗じることで、休止時間にも仮に基準クロック計数部５がカウントするとした場合の、その計数値を予測することができる。そして、この値を（２）式のように休止前の基準クロック計数部５の値に加えることで、休止状態からの復帰時の基準クロック計数部５の値を予測することができる。そして、休止状態から復帰した時に、基準クロック計数部５の値は上記Ｂｗに置き換えられる。このように、休止直前に（１）式を用いてｋを求めることにより、低周波クロックのドリフトにより生じた、周波数の初期偏差や温度変動の影響を少なくすることができる。
【００３２】
次に、復帰後に衛星からの測位用信号に重畳されたＣ／Ａコードを観測して、そのＣ／Ａコードのコード位相に基づいて基準クロック計数部の計数値を補正する手段について説明する。
【００３３】
本実施形態の受信装置は、休止状態からの復帰後に各衛星の測位を行う際にＣ／Ａコード位相を観測する。また同時に、各衛星の軌道情報と基準クロック回路の計数値に基づく時刻とから衛星までの距離を推測し、Ｃ／Ａコード位相を推測する。推測により得られたＣ／Ａコード位相と観測により得られたＣ／Ａコード位相とのずれは、通常、基準クロックの精度が充分に高く変動が小さいために、基準クロック回路のクロックの変動による影響を無視でき、低周波クロック回路のクロックの変動のみにより生じたものとみなすことができる。
【００３４】
そのため、このＣ／Ａコード位相のずれにより、その位相差に相当する基準クロック回路のクロック数を求めるとともに、基準クロック計数部の計数値を前記クロック数により補正して置き換えるとともに、次回の間欠動作時の前述の（１）式のｋ値を補正するためにも用いる。ｋ値の補正は、たとえば以下のように行う。
前記Ｃ／Ａコード位相のずれに相当する基準クロック計数部のクロック数は、休止時間中の低周波クロック回路のずれた計数値と等価的に等しいとみなすことができ、単位時間あたりの低周波クロックのずれを求めることでｋの値を補正することができる。計数値のずれをＤ、Ｃ／Ａコード位相の観測による基準クロック計数部の計数値をＢｐ′、低周波クロックにより補正された基準クロック計数部の計数値をＢｐとする。
Ｄ＝Ｂｐ′−Ｂｐ ・・・（３）
また単位時間当たりの低周波クロックのずれ量ｄは、
ｄ＝Ｄ／（Ｒｗ−Ｒｎ） ・・・（４）
この単位時間当たりの低周波クロックのずれ量ｄにより次回の間欠動作時のｋ値を補正する。
ｋ′＝ｋ＋ｄ ・・・（５）
次回の間欠動作からの復帰時には、（２）式のｋの値の代わりにｋ′の値を用いることで低周波クロックの間欠動作中のずれを補正し、より高精度に基準クロック計数値の補間を行うことができる。
【００３５】
なお、上述のようにＣ／Ａコードをもとに基準クロック計数部の計数値を補正する以外に複数の衛星による測位と同時に得た測位系時刻に基づいて基準クロック計数部の計数値の補正を行ってもよく、その際には、上述の（３）に代えて以下の（３′）式を用いる。測位に基づく測位系時刻をｘ、その測位系時刻に相当する基準クロックの計数値をＢｘ、休止動作中に低周波クロックによって補正された時刻をｙ、その時刻による基準クロックの計数値をＢｙとする。
Ｄ＝Ｂｘ−Ｂｙ ・・・（３′）
この（３′）式に（３）式を代用することにより、複数衛星による測位に基づく測位系時刻により低周波クロックのずれを補正し、高精度に基準クロック計数値の補間を行うことができる。
【００３６】
なお、ほかにも衛星からの観測で得られるドプラー周波数などの観測データと、その観測データを推定して得た推定データとのずれに基づき基準クロック回路の計数値のずれを求めて、高精度に基準クロック計数値の補間を行うことができる。その際には、上述の（３）に変えて以下の（３″）式を用いる。観測に基づくドプラー周波数と、休止動作中に低周波クロックによって補正された時刻に基づいて予測したドプラー周波数との差に相当する基準クロックのクロック数Ｄを用いる。観測により得られたドプラー周波数に相当する基準クロックの計数値をＢａ、休止動作中に低周波クロックによって補正された時刻に基づいて予測したドプラー周波数に相当する基準クロックの計数値をＢｂとする。
Ｄ＝Ｂａ−Ｂｂ ・・・（３″）
この（３″）式を（３）式に代用することにより、複数衛星による測位に基づく測位系時刻により低周波クロックのずれを補正し、高精度に基準クロック計数値の補間を行うことができる。
【００３７】
次に、間欠動作を実現するための制御部の構成と動作について、図３〜図５を参照して説明する。
図３は制御部のブロック図であり、図４・図５は、図３中の各信号のタイミングチャートである。
【００３８】
図３において、３２．７６８ｋＨｚで発振するＸＯ６のクロック信号は分周器７で３２分周されて、１．０２４ｋＨｚの低周波クロック信号となる。ＲＴＣ計数部８はこの低周波クロック信号を計数する。
【００３９】
また、１６．３６７８ＭＨｚの基準クロック信号を発生するＴＣＸＯ４が作動している間、基準クロック信号計数部５はこの基準クロック信号を計数する。
【００４０】
ラッチ４６は分周器７から出力される１．０２４ｋＨｚの低周波クロック信号の立ち上がりタイミングをラッチ信号として基準クロック計数部５の計数値をラッチする。したがって、ＣＰＵは、このラッチ４６の値を読み取ることによって、直前の上記低周波クロック信号のタイミングにおける基準クロック計数部５の計数値を得る。
【００４１】
時刻レジスタ４５は、休止状態から復帰する時刻を定めるためのレジスタである。ＣＰＵは休止前に次回の復帰時刻をこの時刻レジスタ４５に書き込んだ後、休止状態にする。
【００４２】
休止状態でも、図２に示したＲＴＣ部１１は動作を継続しているので、そのＲＴＣ計数部８内にある比較器５１はＲＴＣ計数部８と時刻レジスタ４５との一致判定を行う。これが一致すれば、比較器５１はＣＰＵへ割り込み信号を与える。この割り込み信号によってＣＰＵは起動開始する。
【００４３】
この休止状態からの復帰時には、ＣＰＵは先ず（２）式で求めた計算上の計数値Ｂｗを求め、それを補間レジスタ４９に書き込む。その後、ＣＰＵはロード制御回路５０に対して書込み信号を与える。これによりロード制御回路５０は、分周器７からの低周波クロック信号をロード信号として基準クロック計数部５へ与える。基準クロック計数部５は、このロード信号の立ち上がりタイミングで、補間レジスタ４９の値をロードする。このことによって、休止状態からの復帰直後に基準クロック計数部５の計数値を正確な値に復帰させることができる。すなわち、基準クロック計数部５が休止しなかった場合に得られる計数値に近似した値を復元できる。その結果、復帰直後の受信機側で持つＧＰＳ時刻の精度が高まり、復帰後最初の測位までに要する時間を短縮化できる。
【００４４】
図４は基準クロック計数部５の計数値をラッチ４６へラッチする際のタイミングチャートである。
この図４に示すように、基準クロック信号計数部５は計数値が１ずつ増加していく。またＲＴＣ計数部８の計数値も１ずつ増加していく。図３に示したように、分周器７から出力される低周波クロック信号がラッチ信号であり、この立ち上がりで、基準クロック計数部５の計数値がラッチ４６にラッチされる。
【００４５】
これにより、次のラッチタイミングまでの間にＣＰＵ９はラッチ４６の値を読み取ることによって、直前の上記低周波クロック信号のタイミングにおける基準クロック計数部５の計数値を参照することができる。
【００４６】
図５は基準クロック計数部５へ補間データをロードする際のタイミングチャートである。
この図５に示すように、まず、ＣＰＵ９はデータバス上に補間データを乗せ、書き込み信号を出力する。このことにより補間データが補間レジスタ４９に書き込まれる。また、ロード制御回路５０は上記書き込み信号を受けたことにより、ラッチ信号をロード信号として基準クロック計数部５へ与える状態となる。したがって、その後発生されるロード信号によって、補間レジスタ４９の値が基準クロック計数部５にロードされる。
【００４７】
また、ＣＰＵ９からロードレジストリへの書き込みが無い場合には、ロード信号が発生されないので、補間データレジスタ４９の値が基準クロック計数部５に書き込まれることはない。このことによって基準クロック計数部は基準クロックを正しく計数することができる。
【００４８】
次に、本実施形態の電流消費量と従来例の基準クロック信号発生回路を動作させたまま間欠動作を行う場合の電流消費量について図６・図７を基に説明する。
図６（ａ）は間欠動作時の消費電流の計算モデルを示している。また、図６（ｂ）は、本実施形態における間欠動作の際に、基準クロック信号発生回路を停止状態にした場合の平均消費電流を示している。また、図６（ｃ）は引用文献１のように、基準クロック信号発生回路を動作させたままその他の回路を休止状態にして消費電力を抑制した場合（以下、従来例という。）の平均消費電流を示している。図７はこの図６（ｂ）（ｃ）の平均電流について、それをグラフとして表したものである。
【００４９】
ここでは、基準クロック信号発生回路である、１６．３６８ＭＨｚの高周波を発振するＴＣＸＯが４ｍＡの電流を消費し、また低周波クロック信号発生回路の一部である水晶発振器（ＸＯ）が、３２ｋＨｚで発振し、１ｍＡの電流を消費するものとしている。
【００５０】
間欠動作を行うＧＰＳ受信装置では、サーチをしている時間Ｔ１ではサーチ電流Ｉ１が流れ、測位をしている時間Ｔ２では電流Ｉ２流れ、例えば測位結果のデータをデータ収集局へ無線送信している時間Ｔ３では電流Ｉ３が流れ、休止時間Ｔ４では休止電流Ｉ４が流れる。これらの時間Ｔ１〜Ｔ４の合計が間欠周期Ｔｏである。
また、図６（ｂ），（ｃ）において、「クロックずれ」は休止状態からの復帰時に基準クロック計数部５に計数値を復元した際の、連続動作させた場合の正確な計数値からの誤差である。
【００５１】
ここで図６（ｃ）と図６（ｂ）とを比較すると、本実施形態では従来例に対し、クロックずれが増加するために、サーチ時間Ｔ１が増加する。また、休止中には消費電流の少ない低速の水晶発振器（ＸＯ）を備えたＲＴＣ部のみ通電しているので、休止中の休止電流Ｉ４が減少する。
【００５２】
本願実施例では、休止時間中、基準クロック信号発生回路である温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）４を停止することにより、このＴＣＸＯ４と、基準クロック信号で動作するディジタル処理回路部１０での休止電流Ｉ４を少なくすることができ、休止時間中の電流消費を極めて小さく抑えることができる。そのため、間欠周期全体としての消費電流量を低減でき、従来より少ない消費電力で間欠動作を行うＧＰＳ受信装置が得られる。
【００５３】
なお、本願実施例では、間欠周期Ｔｏが長くなるにつれて、「クロックずれ」が大きくなり、それにともなってサーチ時間が増加してしまう。しかし、間欠周期に比べ、サーチ時間の増加分は非常に小さく、例えば１分間間欠動作を行うときでさえ１．５秒のサーチ時間しか要しない。この１．５秒というサーチ時間は、充分に実用に耐えうるサーチ性能であり、そのため、本発明のＧＰＳ信号受信装置は、休止電力を大幅に抑制するために、基準クロック発生回路を休止させてしまった場合でも、休止状態からの復帰後、速やかに測位を行うことができるものである。
【００５４】
これまでに説明した例では、図２に示したＣＰＵ９がＲＴＣ部からのタイマー割り込みによって、休止状態から復帰する場合について示した。ＣＰＵ９はこのＧＰＳ受信装置外部の装置からの信号によって復帰することもできる。その例を図８・図９を基に説明する。
【００５５】
図８は、ＧＰＳ受信装置とそれに接続したホスト装置とからなるシステムの構成を示している。また、図９は図８に示したＧＰＳ受信装置の状態とホスト装置から受信するコマンドとの関係を示している。
【００５６】
図８に示すように、ホスト装置とＧＰＳ受信装置とはシリアルデータラインで接続していて、ＧＰＳ受信装置の制御信号受動部のデータ受信信号を、図２に示したＣＰＵ９の割り込み信号に兼用している。そのため、ＧＰＳ受信装置の制御信号受動部がホスト装置から休止時間に制御コマンドを受けると、ＧＰＳ受信装置は休止状態から復帰する。
【００５７】
ホスト装置から送信される制御コマンドは、先頭から一定ビット数以上後方から始まるビット列が有意な制御コードとなっていて、先頭から一定数のビット列が送受信される間の時間が前記復帰処理の要する時間にマージンを加えた時間となるように、前記先頭から上記有意な制御コードが始まるまでのビット数を設定しておく。このことで、ホスト装置がこのＧＰＳ受信装置の状態（休止状態であるか、通常動作状態であるか等）を把握したり、復帰処理が終わり、コマンドを受付可能となるまでの時間を把握したりする必要が無くなる。なお、前記先頭から有意な制御コードが始まるまでのビットは、ランダムコードとして記述してもよい。
【００５８】
このように、休止状態から復帰が完了して、コマンドの解読が可能な状態となるまでの時間と、通信速度とに対応付けて決定したデータサイズよりも大きなサイズのコードを制御コードより前に用いることで、復帰専用の制御線や制御回路を要することなく、ＧＰＳ受信装置を備えたシステムを容易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態における各計数部の計数値を示す図
【図２】本発明の実施形態におけるＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施形態における制御部のブロック図
【図４】本発明の実施形態における計数値をラッチする際のタイミングチャート
【図５】本発明の実施形態における計数値をロードする際のタイミングチャート
【図６】間欠動作時の消費電流の計算モデル
【図７】本発明の実施形態と従来例における平均消費電流を示す図
【図８】本発明の実施形態におけるＧＰＳ受信装置と外部接続したホスト装置とからなるシステムのブロック図
【図９】ＧＰＳ受信装置の状態とホスト装置から受信するコマンドとの関係を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１ ＲＦコンバータ処理部
２ アンテナ
３ ディジタルベースバンド信号処理部
４ 温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）
５ 基準クロック計数部
６ 水晶発振器（ＸＯ）
７ 分周器
８ ＲＴＣ計数部
９ ＣＰＵ
１０ ディジタル処理回路部
１１ ＲＴＣ部
１２ ＲＦ電源
４５ 時刻レジスタ
４６ ラッチ
４９ 補間レジスタ
５０ ロード制御回路
５１ 比較器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の測位用信号を受信して、受信点の測位を行う測位用信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＰＳ受信装置のような測位用信号受信装置においては、複数の測位用衛星から送信されている電波を受信して、その電波に重畳されているＣ／Ａコードの位相、航法メッセージなどによって、ＧＰＳ時刻および、各測位用衛星の位置、各測位用衛星と受信点との間の擬似距離を求め、それぞれの測位用衛星の位置と擬似距離によって受信点を測位し、また測位系時刻を求めている。
【０００３】
このようなＧＰＳ受信装置において、一般には使用中常に電源をオンしたまま測位を継続するが、例えば小容量の電池を電源とする携帯用の測位装置や、太陽電池と二次電池を電源として定点観測を行う測位装置などにおいては、その稼動時間を長くするために、測位を行なうべき時にのみ電源を投入し、測位結果が得られた後は電源を遮断する、といった間欠的な使用もなされている。
【０００４】
しかし、受信装置の電源が遮断されている状態（以下「休止状態」という。）では、受信装置のカウントは停止しているので、電源投入から衛星サーチ、衛星追尾、衛星情報取得までに少なくとも数秒から数十秒が必要となり、速やかな測位ができないという問題が生じる。
【０００５】
そこで、間欠動作においてもＧＰＳ時刻を精度よく推定し、復帰時に速やかに測位を行うために、ＧＰＳ時刻を推定するための基準クロック信号発生回路とその基準クロックを計数する計数部を動作させたままにして、衛星からの電波を受信するＲＦコンバータや、ディジタル信号処理回路の電源を休止したり、ＣＰＵ等のクロックをマスクしたりして消費電力を抑制させる方法が採られる。
【０００６】
たとえば引用文献１では、ＧＰＳ時刻を推定するために基準クロック発生回路を動作させて、休止時間の経過を測定するとともに、その基準クロックとは独立してローカルな計時を行う低周波クロック信号発生回路も動作させておき、そのローカルな計時を行うクロックからＧＰＳ時刻に含まれる正確な週番号と週内時刻とを正確に推定する方法が記載されている。
【０００７】
このように間欠的にＧＰＳ信号受信装置を作動させた場合には、一般にＧＰＳ時刻の推定精度は、休止時間中に動作させておいたクロックの周波数の精度に大きく依存する。従来のＧＰＳ受信装置では、より高い精度でＧＰＳ時刻を推定する必要から、より高い周波数を用いた発振器（以下、高周波発振器という。）、例えば、１６．３６８ＭＨｚの高周波を発振する温度補償型水晶発振器などを用いて休止時間中の経過時間を測定している。
【０００８】
しかし、例えば、前記１６．３６８ＭＨｚ程度の周波数の高い温度補償型水晶発振器の場合には数ミリアンペア程度の電流を消費し、低い周波数の（例えば、３２ｋＨｚ）で温度補償の無い水晶発振器の場合には数百マイクロアンペア以下の電流を消費するというように、周波数の高さと消費電力の大きさとの間に正の相関を持つ。そのため、上述のように高周波発振器を用いて間欠動作を行う場合には、比較的低い周波数の発振器（以下、低周波発振器という。）を用いて間欠動作を行う場合よりも、より大きい電力を休止時間に消費してしまう。
【特許文献１】特開２００２−６０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＧＰＳ受信装置においては、休止状態からの復帰後に高精度にＧＰＳ時刻を推定し、速やかに測位を行うことが要求されるが、復帰直後にＧＰＳ時刻を高精度に推定するために上記の周波数の高い温度補償型水晶発振器を用いて間欠動作を行うと、休止時間中も装置の消費電流が大きなものにならざるを得なかった。すなわち、間欠動作による電源消費の低減効果が小さいという問題があった。
【００１０】
そのため本発明は、上記問題を解決し、従来より少ない消費電力で間欠動作し、且つ休止状態からの復帰後、速やかに測位を行えるようにした測位用信号受信装置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】
【００１１】
本発明は、測位用信号の処理に用いられる基準信号である第１のクロック信号を発生する基準クロック信号発生回路と、該第１のクロック信号を計数する基準クロック計数部と、前記第１のクロック信号とは独立し、前記第１のクロック信号の周波数より低い周波数である第２のクロック信号を供給する低周波クロック信号発生回路と、前記測位用信号を受信する受信部と、前記測位用信号を基に測位演算を行う演算処理部とを有する測位用信号受信装置において、
前記低周波クロック信号発生回路を動作させたまま、前記基準クロック信号発生回路の動作を所定の休止時間だけ休止状態にし、且つ休止時間終了後に前記休止状態から復帰させる間欠動作を繰り返す間欠動作制御手段と、前記休止時間前の所定時間での、前記第１のクロック信号のカウント数と前記第２のクロック信号のカウント数とのカウント比を求めるカウント比決定手段と、前記カウント比および、前記休止時間での低周波クロック信号のカウント数から、前記休止時間での基準クロック信号の擬似カウント数を求め、且つ前記休止時間終了時の前記基準クロック計数部の計数値を、前記擬似カウント数で補間する基準クロック計数値補間手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
そのため、間欠動作制御手段により、休止時間にはこの基準クロック信号発生回路に電流が流れず、低周波クロック回路の電流と演算処理部の半導体のリーク電流のみが流れる。
【００１３】
さらに、カウント比決定手段と基準クロック補間手段とにより、基準クロック信号より周波数の低い低周波クロック信号の周波数偏差を補正し、ＧＰＳ時刻の推定誤差の要因を抑制する。
【００１４】
また、本発明は、カウント比決定手段で、前記所定時間を前記休止時間の直前の時間として前記カウント比を求め、前記基準クロック補間手段で、休止時間での第２のクロック信号の前記カウント数に前記カウント比を乗じた値を前記擬似カウント数とする。
【００１５】
そのため、休止時間直前までのドリフトによるクロック信号の変化を自動的に補正することができる。また、通常休止時間中の温度変化は微小であり、休止時間中にクロック信号のドリフトはほとんど生じないために、基準クロックの補間は高精度に行うことができる。
【００１６】
また、本発明は、休止状態からの復帰後、基準クロック計数部の計数値に対応する受信機側の時刻と、測位用信号を送信する衛星の軌道情報と、に基づいて、衛星から受信点までの計算距離に応じた前記測位用信号のコード位相を推測し、推測によるコード位相と測位用信号の観測によるコード位相との差を求め、コード位相の差に相当する基準クロック計数部のオフセット分だけ基準クロック計数部の計数値を補正する。
【００１７】
そのため、休止状態からの復帰後に測位用信号を観測し、コード位相が得られた段階で速やかに基準クロックの計数値をより高精度な値に補正することができる。
【００１８】
また、本発明は、休止状態からの復帰後、複数の衛星からの測位用信号をそれぞれ受信して測位演算を行い、受信点の位置とともに測位系の時刻を求め、さらに、基準クロック計数部の計数値に対応する受信機側の時刻と前記測位手段により求めた前記測位系の時刻との差を求め、時刻の差に相当する基準クロック計数部のオフセット分だけ基準クロック計数部の計数値を補正する。
【００１９】
そのため、休止状態からの復帰後に、擬似距離が得られた段階で速やかに基準クロックの計数値を高精度な値に補正することができる。
【００２０】
また、本発明は、外部からの制御コマンドをシリアル入力部で受け付けるとともに、前記制御コマンドの先頭ビットを検知して前記基準クロック信号発生回路を休止状態から復帰させる復帰処理を行い、該復帰処理終了後に前記制御コマンドに含まれる制御コードの受付状態となる制御コマンド受動部を備え、前記起動処理を行う制御コマンドの、前記先頭ビットから一定ビット数以上後方から始まるビット列が、有意な制御コードである
このように外部装置からの信号を受信して復帰することにより、測位する必要が発生したタイミングで速やかに測位を行う。また、先頭ビットから一定ビット数以上後方のビットを受信するのに必要な時間を、コマンド処理が行えるようになるまでの復帰処理の時間よりも大きく設定することで、コマンドを送信する外部装置が、測位用信号受信装置が休止状態から制御コマンドを受け付けることができる状態になるまでの時間を把握しておく必要がなくなり、測位用信号受信装置の状態にかかわらず、外部装置は制御コマンドを送信するだけですむことになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、従来より少ない消費電力で間欠動作し、且つ休止状態からの復帰後、速やかに測位を行えるようにした測位用信号受信装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態に係るＧＰＳ受信装置の例を図１〜９を参照して説明する。
【００２３】
図２はＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【００２４】
ＲＦコンバータ処理部１は、アンテナ２が受けた信号を中間周波信号に変換するとともに、ディジタル信号に変換する。ディジタルベースバンド信号処理部３は、このディジタル信号を処理して、Ｃ／Ａコード位相およびキャリア位相を検出するための情報を生成する。また、基準クロック信号発生回路である温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）４は１６．３６７８ＭＨｚの基準クロック信号を発生する。基準クロック計数部５はこの基準クロックをカウントする。
【００２５】
一方、低周波クロック信号発生回路の一部である水晶発振器（ＸＯ）６は３２．７６８ｋＨｚの低周波で発振する。分周器７は、このＸＯ６からのクロック信号を３２分周して、１．０４ｋＨｚのクロック信号を生成する。このＸＯ６と分周器７とで低周波クロック信号発生回路を構成している。ＲＴＣ計数部８はこの３２分周された信号をカウントすることによって現在時刻を計時する。また、所定のタイミングでＣＰＵ９へ割り込み信号を出力する。
【００２６】
ＣＰＵ９は上記Ｃ／Ａコード位相およびキャリア位相を検出し、その追尾を行うようにディジタルベースバンド信号処理部３で発生させるＣ／Ａコードの位相、キャリアの周波数および位相を制御する。またそれとともに、航法メッセージの解読、サブフレームの先頭タイミングの検出、ＧＰＳ時刻の検知、Ｃ／Ａコード位相およびキャリア位相からの擬似距離の算出、測位演算による受信点の測位、を行う。また、随時、基準クロックや低周波クロックの計数値を補正し、測位系時刻を求める。
【００２７】
なお、この実施形態では低周波クロック信号発生回路に、現在時刻を計時するＲＴＣ部内の水晶発振器６を用いたが、このような低周波クロック信号を発生する回路はＲＴＣ部に限らず、測位用信号受信装置本体の外部に備えてもよい。
【００２８】
次に、休止状態からの復帰時に基準クロック信号計数部の計数値を補間するための手段について、図１を基に説明する。
図１において、ＲｘはＲＴＣ計数部８の時刻ｘにおける計数値、Ｂｘは基準クロック計数部５の時刻ｘにおける計数値である。
【００２９】
時刻ｍから時刻ｎまでの時間（ｍ〜ｎ）をＲＴＣ計数部８で計数した所定時間とすると、基準クロック計数部の計数値がＲｍからＲｎへと進む間に、基準クロック計数部５の計数値がＢｍからＢｎへと進む。ＴｒとＴｂはそれぞれＲＴＣ計数部８の計数周期と基準クロック計数部５の計数周期である。
【００３０】
このような関係であるとき、前記所定時間のＲＴＣ計数部６のカウント数を（Ｒｎ−Ｒｍ）とすると、ＲＴＣ計数部８の計数周期に対する基準クロック計数部５のカウント数の比は次式で表すことができる。
ｋ＝（Ｂｎ−Ｂｍ）／（Ｒｎ−Ｒｍ） ・・・（１）
またこの比の値ｋを係数として、休止時間中のＲＴＣ計数部８のカウント数に乗じることによって基準クロック計数部５の計数値を推定すると、次式のようになる。
Ｂｗ＝ｋ×（Ｒｗ−Ｒｎ）＋Ｂｎ ・・・（２）
ここで、時刻ｎでＣＰＵ９がストップ信号を出力し、そのことによってＲＦ電源１２が遮断されて、基準クロック信号の発生が停止し、時刻ｗでストップ信号が解除されて、ＲＦ電源１２が通電されて、ＴＣＸＯ４が基準クロック信号を発生するものとする。
【００３１】
上記（１）式のｋはＲＴＣ計数部８の１カウントあたりの基準クロック計数部５のカウント数であり、このｋを（２）式によりＲＴＣ計数部８の休止中のカウント数（Ｒｗ−Ｒｎ）に乗じることで、休止時間にも仮に基準クロック計数部５がカウントするとした場合の、その計数値を予測することができる。そして、この値を（２）式のように休止前の基準クロック計数部５の値に加えることで、休止状態からの復帰時の基準クロック計数部５の値を予測することができる。そして、休止状態から復帰した時に、基準クロック計数部５の値は上記Ｂｗに置き換えられる。このように、休止直前に（１）式を用いてｋを求めることにより、低周波クロックのドリフトにより生じた、周波数の初期偏差や温度変動の影響を少なくすることができる。
【００３２】
次に、復帰後に衛星からの測位用信号に重畳されたＣ／Ａコードを観測して、そのＣ／Ａコードのコード位相に基づいて基準クロック計数部の計数値を補正する手段について説明する。
【００３３】
本実施形態の受信装置は、休止状態からの復帰後に各衛星の測位を行う際にＣ／Ａコード位相を観測する。また同時に、各衛星の軌道情報と基準クロック回路の計数値に基づく時刻とから衛星までの距離を推測し、Ｃ／Ａコード位相を推測する。推測により得られたＣ／Ａコード位相と観測により得られたＣ／Ａコード位相とのずれは、通常、基準クロックの精度が充分に高く変動が小さいために、基準クロック回路のクロックの変動による影響を無視でき、低周波クロック回路のクロックの変動のみにより生じたものとみなすことができる。
【００３４】
そのため、このＣ／Ａコード位相のずれにより、その位相差に相当する基準クロック回路のクロック数を求めるとともに、基準クロック計数部の計数値を前記クロック数により補正して置き換えるとともに、次回の間欠動作時の前述の（１）式のｋ値を補正するためにも用いる。ｋ値の補正は、たとえば以下のように行う。
前記Ｃ／Ａコード位相のずれに相当する基準クロック計数部のクロック数は、休止時間中の低周波クロック回路のずれた計数値と等価的に等しいとみなすことができ、単位時間あたりの低周波クロックのずれを求めることでｋの値を補正することができる。計数値のずれをＤ、Ｃ／Ａコード位相の観測による基準クロック計数部の計数値をＢｐ′、低周波クロックにより補正された基準クロック計数部の計数値をＢｐとする。
Ｄ＝Ｂｐ′−Ｂｐ ・・・（３）
また単位時間当たりの低周波クロックのずれ量ｄは、
ｄ＝Ｄ／（Ｒｗ−Ｒｎ） ・・・（４）
この単位時間当たりの低周波クロックのずれ量ｄにより次回の間欠動作時のｋ値を補正する。
ｋ′＝ｋ＋ｄ ・・・（５）
次回の間欠動作からの復帰時には、（２）式のｋの値の代わりにｋ′の値を用いることで低周波クロックの間欠動作中のずれを補正し、より高精度に基準クロック計数値の補間を行うことができる。
【００３５】
なお、上述のようにＣ／Ａコードをもとに基準クロック計数部の計数値を補正する以外に複数の衛星による測位と同時に得た測位系時刻に基づいて基準クロック計数部の計数値の補正を行ってもよく、その際には、上述の（３）に代えて以下の（３′）式を用いる。測位に基づく測位系時刻をｘ、その測位系時刻に相当する基準クロックの計数値をＢｘ、休止動作中に低周波クロックによって補正された時刻をｙ、その時刻による基準クロックの計数値をＢｙとする。
Ｄ＝Ｂｘ−Ｂｙ ・・・（３′）
この（３′）式に（３）式を代用することにより、複数衛星による測位に基づく測位系時刻により低周波クロックのずれを補正し、高精度に基準クロック計数値の補間を行うことができる。
【００３６】
なお、ほかにも衛星からの観測で得られるドプラー周波数などの観測データと、その観測データを推定して得た推定データとのずれに基づき基準クロック回路の計数値のずれを求めて、高精度に基準クロック計数値の補間を行うことができる。その際には、上述の（３）に変えて以下の（３″）式を用いる。観測に基づくドプラー周波数と、休止動作中に低周波クロックによって補正された時刻に基づいて予測したドプラー周波数との差に相当する基準クロックのクロック数Ｄを用いる。観測により得られたドプラー周波数に相当する基準クロックの計数値をＢａ、休止動作中に低周波クロックによって補正された時刻に基づいて予測したドプラー周波数に相当する基準クロックの計数値をＢｂとする。
Ｄ＝Ｂａ−Ｂｂ ・・・（３″）
この（３″）式を（３）式に代用することにより、複数衛星による測位に基づく測位系時刻により低周波クロックのずれを補正し、高精度に基準クロック計数値の補間を行うことができる。
【００３７】
次に、間欠動作を実現するための制御部の構成と動作について、図３〜図５を参照して説明する。
図３は制御部のブロック図であり、図４・図５は、図３中の各信号のタイミングチャートである。
【００３８】
図３において、３２．７６８ｋＨｚで発振するＸＯ６のクロック信号は分周器７で３２分周されて、１．０２４ｋＨｚの低周波クロック信号となる。ＲＴＣ計数部８はこの低周波クロック信号を計数する。
【００３９】
また、１６．３６７８ＭＨｚの基準クロック信号を発生するＴＣＸＯ４が作動している間、基準クロック信号計数部５はこの基準クロック信号を計数する。
【００４０】
ラッチ４６は分周器７から出力される１．０２４ｋＨｚの低周波クロック信号の立ち上がりタイミングをラッチ信号として基準クロック計数部５の計数値をラッチする。したがって、ＣＰＵは、このラッチ４６の値を読み取ることによって、直前の上記低周波クロック信号のタイミングにおける基準クロック計数部５の計数値を得る。
【００４１】
時刻レジスタ４５は、休止状態から復帰する時刻を定めるためのレジスタである。ＣＰＵは休止前に次回の復帰時刻をこの時刻レジスタ４５に書き込んだ後、休止状態にする。
【００４２】
休止状態でも、図２に示したＲＴＣ部１１は動作を継続しているので、そのＲＴＣ計数部８内にある比較器５１はＲＴＣ計数部８と時刻レジスタ４５との一致判定を行う。これが一致すれば、比較器５１はＣＰＵへ割り込み信号を与える。この割り込み信号によってＣＰＵは起動開始する。
【００４３】
この休止状態からの復帰時には、ＣＰＵは先ず（２）式で求めた計算上の計数値Ｂｗを求め、それを補間レジスタ４９に書き込む。その後、ＣＰＵはロード制御回路５０に対して書込み信号を与える。これによりロード制御回路５０は、分周器７からの低周波クロック信号をロード信号として基準クロック計数部５へ与える。基準クロック計数部５は、このロード信号の立ち上がりタイミングで、補間レジスタ４９の値をロードする。このことによって、休止状態からの復帰直後に基準クロック計数部５の計数値を正確な値に復帰させることができる。すなわち、基準クロック計数部５が休止しなかった場合に得られる計数値に近似した値を復元できる。その結果、復帰直後の受信機側で持つＧＰＳ時刻の精度が高まり、復帰後最初の測位までに要する時間を短縮化できる。
【００４４】
図４は基準クロック計数部５の計数値をラッチ４６へラッチする際のタイミングチャートである。
この図４に示すように、基準クロック信号計数部５は計数値が１ずつ増加していく。またＲＴＣ計数部８の計数値も１ずつ増加していく。図３に示したように、分周器７から出力される低周波クロック信号がラッチ信号であり、この立ち上がりで、基準クロック計数部５の計数値がラッチ４６にラッチされる。
【００４５】
これにより、次のラッチタイミングまでの間にＣＰＵ９はラッチ４６の値を読み取ることによって、直前の上記低周波クロック信号のタイミングにおける基準クロック計数部５の計数値を参照することができる。
【００４６】
図５は基準クロック計数部５へ補間データをロードする際のタイミングチャートである。
この図５に示すように、まず、ＣＰＵ９はデータバス上に補間データを乗せ、書き込み信号を出力する。このことにより補間データが補間レジスタ４９に書き込まれる。また、ロード制御回路５０は上記書き込み信号を受けたことにより、ラッチ信号をロード信号として基準クロック計数部５へ与える状態となる。したがって、その後発生されるロード信号によって、補間レジスタ４９の値が基準クロック計数部５にロードされる。
【００４７】
また、ＣＰＵ９からロードレジストリへの書き込みが無い場合には、ロード信号が発生されないので、補間データレジスタ４９の値が基準クロック計数部５に書き込まれることはない。このことによって基準クロック計数部は基準クロックを正しく計数することができる。
【００４８】
次に、本実施形態の電流消費量と従来例の基準クロック信号発生回路を動作させたまま間欠動作を行う場合の電流消費量について図６・図７を基に説明する。
図６（ａ）は間欠動作時の消費電流の計算モデルを示している。また、図６（ｂ）は、本実施形態における間欠動作の際に、基準クロック信号発生回路を停止状態にした場合の平均消費電流を示している。また、図６（ｃ）は引用文献１のように、基準クロック信号発生回路を動作させたままその他の回路を休止状態にして消費電力を抑制した場合（以下、従来例という。）の平均消費電流を示している。図７はこの図６（ｂ）（ｃ）の平均電流について、それをグラフとして表したものである。
【００４９】
ここでは、基準クロック信号発生回路である、１６．３６８ＭＨｚの高周波を発振するＴＣＸＯが４ｍＡの電流を消費し、また低周波クロック信号発生回路の一部である水晶発振器（ＸＯ）が、３２ｋＨｚで発振し、１ｍＡの電流を消費するものとしている。
【００５０】
間欠動作を行うＧＰＳ受信装置では、サーチをしている時間Ｔ１ではサーチ電流Ｉ１が流れ、測位をしている時間Ｔ２では電流Ｉ２流れ、例えば測位結果のデータをデータ収集局へ無線送信している時間Ｔ３では電流Ｉ３が流れ、休止時間Ｔ４では休止電流Ｉ４が流れる。これらの時間Ｔ１〜Ｔ４の合計が間欠周期Ｔｏである。
また、図６（ｂ），（ｃ）において、「クロックずれ」は休止状態からの復帰時に基準クロック計数部５に計数値を復元した際の、連続動作させた場合の正確な計数値からの誤差である。
【００５１】
ここで図６（ｃ）と図６（ｂ）とを比較すると、本実施形態では従来例に対し、クロックずれが増加するために、サーチ時間Ｔ１が増加する。また、休止中には消費電流の少ない低速の水晶発振器（ＸＯ）を備えたＲＴＣ部のみ通電しているので、休止中の休止電流Ｉ４が減少する。
【００５２】
本願実施例では、休止時間中、基準クロック信号発生回路である温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）４を停止することにより、このＴＣＸＯ４と、基準クロック信号で動作するディジタル処理回路部１０での休止電流Ｉ４を少なくすることができ、休止時間中の電流消費を極めて小さく抑えることができる。そのため、間欠周期全体としての消費電流量を低減でき、従来より少ない消費電力で間欠動作を行うＧＰＳ受信装置が得られる。
【００５３】
なお、本願実施例では、間欠周期Ｔｏが長くなるにつれて、「クロックずれ」が大きくなり、それにともなってサーチ時間が増加してしまう。しかし、間欠周期に比べ、サーチ時間の増加分は非常に小さく、例えば１分間間欠動作を行うときでさえ１．５秒のサーチ時間しか要しない。この１．５秒というサーチ時間は、充分に実用に耐えうるサーチ性能であり、そのため、本発明のＧＰＳ信号受信装置は、休止電力を大幅に抑制するために、基準クロック発生回路を休止させてしまった場合でも、休止状態からの復帰後、速やかに測位を行うことができるものである。
【００５４】
これまでに説明した例では、図２に示したＣＰＵ９がＲＴＣ部からのタイマー割り込みによって、休止状態から復帰する場合について示した。ＣＰＵ９はこのＧＰＳ受信装置外部の装置からの信号によって復帰することもできる。その例を図８・図９を基に説明する。
【００５５】
図８は、ＧＰＳ受信装置とそれに接続したホスト装置とからなるシステムの構成を示している。また、図９は図８に示したＧＰＳ受信装置の状態とホスト装置から受信するコマンドとの関係を示している。
【００５６】
図８に示すように、ホスト装置とＧＰＳ受信装置とはシリアルデータラインで接続していて、ＧＰＳ受信装置の制御信号受動部のデータ受信信号を、図２に示したＣＰＵ９の割り込み信号に兼用している。そのため、ＧＰＳ受信装置の制御信号受動部がホスト装置から休止時間に制御コマンドを受けると、ＧＰＳ受信装置は休止状態から復帰する。
【００５７】
ホスト装置から送信される制御コマンドは、先頭から一定ビット数以上後方から始まるビット列が有意な制御コードとなっていて、先頭から一定数のビット列が送受信される間の時間が前記復帰処理の要する時間にマージンを加えた時間となるように、前記先頭から上記有意な制御コードが始まるまでのビット数を設定しておく。このことで、ホスト装置がこのＧＰＳ受信装置の状態（休止状態であるか、通常動作状態であるか等）を把握したり、復帰処理が終わり、コマンドを受付可能となるまでの時間を把握したりする必要が無くなる。なお、前記先頭から有意な制御コードが始まるまでのビットは、ランダムコードとして記述してもよい。
【００５８】
このように、休止状態から復帰が完了して、コマンドの解読が可能な状態となるまでの時間と、通信速度とに対応付けて決定したデータサイズよりも大きなサイズのコードを制御コードより前に用いることで、復帰専用の制御線や制御回路を要することなく、ＧＰＳ受信装置を備えたシステムを容易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態における各計数部の計数値を示す図
【図２】本発明の実施形態におけるＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施形態における制御部のブロック図
【図４】本発明の実施形態における計数値をラッチする際のタイミングチャート
【図５】本発明の実施形態における計数値をロードする際のタイミングチャート
【図６】間欠動作時の消費電流の計算モデル
【図７】本発明の実施形態と従来例における平均消費電流を示す図
【図８】本発明の実施形態におけるＧＰＳ受信装置と外部接続したホスト装置とからなるシステムのブロック図
【図９】ＧＰＳ受信装置の状態とホスト装置から受信するコマンドとの関係を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１ ＲＦコンバータ処理部
２ アンテナ
３ ディジタルベースバンド信号処理部
４ 温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）
５ 基準クロック計数部
６ 水晶発振器（ＸＯ）
７ 分周器
８ ＲＴＣ計数部
９ ＣＰＵ
１０ ディジタル処理回路部
１１ ＲＴＣ部
１２ ＲＦ電源
４５ 時刻レジスタ
４６ ラッチ
４９ 補間レジスタ
５０ ロード制御回路
５１ 比較器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用信号の処理に用いられる基準信号である第１のクロック信号を発生する基準クロック信号発生回路と、該第１のクロック信号を計数する基準クロック計数部と、前記第１のクロック信号とは独立し、前記第１のクロック信号の周波数より低い周波数である第２のクロック信号を供給する低周波クロック信号発生回路と、前記測位用信号を受信する受信部と、前記測位用信号を基に測位演算を行う演算処理部とを有する測位用信号受信装置において、
前記低周波クロック信号発生回路を動作させたまま、前記基準クロック信号発生回路の動作を所定の休止時間だけ休止状態にし、且つ休止時間終了後に前記休止状態から復帰させる間欠動作を繰り返す間欠動作制御手段と、
前記休止時間前の所定時間での、前記第１のクロック信号のカウント数と前記第２のクロック信号のカウント数とのカウント比を求めるカウント比決定手段と、
前記カウント比および、前記休止時間での低周波クロック発生回路の第２のクロック信号のカウント数から、前記休止時間での基準クロック発生回路の第１のクロック信号の擬似カウント数を求め、且つ前記休止時間終了時の前記基準クロック計数部の計数値を、前記擬似カウント数で補間する基準クロック計数値補間手段とを備えたことを特徴とする測位用信号受信装置。
【請求項２】
前記カウント比決定手段は、前記所定時間を、前記休止時間の直前の時間とし、前記第２のクロック信号のカウント数に対する前記第１のクロック信号のカウント数の比を求め、前記基準クロック補間手段は、前記休止時間での第２のクロック信号の前記カウント数に前記カウント比を乗じた値を前記擬似カウント数とする請求項１に記載の測位用信号受信装置。
【請求項３】
前記休止状態からの復帰後、前記基準クロック計数部の計数値に対応する受信機側の時刻と、前記測位用信号を送信する衛星の軌道情報と、に基づいて、当該衛星から受信点までの計算距離に応じた前記測位用信号のコード位相を推測し、当該推測によるコード位相と前記測位用信号の観測によるコード位相との差を求め、当該コード位相の差に相当する前記基準クロック計数部のオフセット分だけ当該基準クロック計数部の計数値を補正する基準クロック計数値補正手段、を備えた請求項１または２に記載の測位用信号受信装置。
【請求項４】
前記休止状態からの復帰後、複数の衛星からの前記測位用信号をそれぞれ受信して測位演算を行い、受信点の位置とともに測位系の時刻を求める測位手段と、
前記基準クロック計数部の計数値に対応する受信機側の時刻と前記測位手段により求めた前記測位系の時刻との差を求め、当該時刻の差に相当する前記基準クロック計数部のオフセット分だけ当該基準クロック計数部の計数値を補正する基準クロック計数値補正手段と、を備えた請求項１または２に記載の測位用信号受信装置。
【請求項５】
外部からの制御コマンドをシリアル入力部で受け付けるとともに、前記制御コマンドの先頭ビットを検知して前記基準クロック信号発生回路を休止状態から復帰させる復帰処理を行い、該復帰処理終了後に前記制御コマンドに含まれる制御コードの受付状態となる制御コマンド受動部を備え、
前記起動処理を行う制御コマンドは、前記先頭ビットから一定ビット数以上後方から始まるビット列が有意な制御コードである請求項１〜４のいずれかに記載の測位用信号受信装置。
【請求項１】
測位用信号の処理に用いられる基準信号である第１のクロック信号を発生する基準クロック信号発生回路と、該第１のクロック信号を計数する基準クロック計数部と、前記第１のクロック信号とは独立し、前記第１のクロック信号の周波数より低い周波数である第２のクロック信号を供給する低周波クロック信号発生回路と、前記測位用信号を受信する受信部と、前記測位用信号を基に測位演算を行う演算処理部とを有する測位用信号受信装置において、
前記低周波クロック信号発生回路を動作させたまま、前記基準クロック信号発生回路の動作を所定の休止時間だけ休止状態にし、且つ休止時間終了後に前記休止状態から復帰させる間欠動作を繰り返す間欠動作制御手段と、
前記休止時間前の所定時間での、前記第１のクロック信号のカウント数と前記第２のクロック信号のカウント数とのカウント比を求めるカウント比決定手段と、
前記カウント比および、前記休止時間での低周波クロック発生回路の第２のクロック信号のカウント数から、前記休止時間での基準クロック発生回路の第１のクロック信号の擬似カウント数を求め、且つ前記休止時間終了時の前記基準クロック計数部の計数値を、前記擬似カウント数で補間する基準クロック計数値補間手段とを備えたことを特徴とする測位用信号受信装置。
【請求項２】
前記カウント比決定手段は、前記所定時間を、前記休止時間の直前の時間とし、前記第２のクロック信号のカウント数に対する前記第１のクロック信号のカウント数の比を求め、前記基準クロック補間手段は、前記休止時間での第２のクロック信号の前記カウント数に前記カウント比を乗じた値を前記擬似カウント数とする請求項１に記載の測位用信号受信装置。
【請求項３】
前記休止状態からの復帰後、前記基準クロック計数部の計数値に対応する受信機側の時刻と、前記測位用信号を送信する衛星の軌道情報と、に基づいて、当該衛星から受信点までの計算距離に応じた前記測位用信号のコード位相を推測し、当該推測によるコード位相と前記測位用信号の観測によるコード位相との差を求め、当該コード位相の差に相当する前記基準クロック計数部のオフセット分だけ当該基準クロック計数部の計数値を補正する基準クロック計数値補正手段、を備えた請求項１または２に記載の測位用信号受信装置。
【請求項４】
前記休止状態からの復帰後、複数の衛星からの前記測位用信号をそれぞれ受信して測位演算を行い、受信点の位置とともに測位系の時刻を求める測位手段と、
前記基準クロック計数部の計数値に対応する受信機側の時刻と前記測位手段により求めた前記測位系の時刻との差を求め、当該時刻の差に相当する前記基準クロック計数部のオフセット分だけ当該基準クロック計数部の計数値を補正する基準クロック計数値補正手段と、を備えた請求項１または２に記載の測位用信号受信装置。
【請求項５】
外部からの制御コマンドをシリアル入力部で受け付けるとともに、前記制御コマンドの先頭ビットを検知して前記基準クロック信号発生回路を休止状態から復帰させる復帰処理を行い、該復帰処理終了後に前記制御コマンドに含まれる制御コードの受付状態となる制御コマンド受動部を備え、
前記起動処理を行う制御コマンドは、前記先頭ビットから一定ビット数以上後方から始まるビット列が有意な制御コードである請求項１〜４のいずれかに記載の測位用信号受信装置。
【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】
【公開番号】特開２００６−１７７６８０（Ｐ２００６−１７７６８０Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６８４３２（Ｐ２００４−３６８４３２）
【出願日】平成１６年１２月２０日（２００４．１２．２０）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２０日（２００４．１２．２０）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
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