衛星ナビゲーションシステムにおけるナビゲーションシステム時間の算出
【課題】従来のナビゲーションビット境界を判定するプロセスは、時間がかかる可能性があり、ＴＴＦＦが増加する可能性があった。
【解決手段】カウンタと制御ユニットとを備える衛星ナビゲーションシステム受信器が記載されている。カウンタは、基準クロック周波数を有する基準クロック信号によって駆動され得る。制御ユニットは、ある時間の間のカウンタ値の増加を、この時間の間のナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出することができる。制御ユニットは、補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成することができる。
【解決手段】カウンタと制御ユニットとを備える衛星ナビゲーションシステム受信器が記載されている。カウンタは、基準クロック周波数を有する基準クロック信号によって駆動され得る。制御ユニットは、ある時間の間のカウンタ値の増加を、この時間の間のナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出することができる。制御ユニットは、補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星ナビゲーションシステムにおけるナビゲーションシステム時間の算出に関する。
本出願は、２００８年８月８日に出願された米国仮出願第６１／１８８,４４６号に対する優先権を主張し、ここでの引用によって、その全てを本願明細書に組み込むものとする。
【背景技術】
【０００２】
全地球測位システム（ＧＰＳ）は、ＧＰＳ受信器に対して位置情報を提供するために用いられる衛星ベースのシステムである。ＧＰＳシステムは、約１２時間周期で地球の回りを周回している少なくとも２４個の衛星を用いて、かつ複数の地上管制ステーションによって可能にされる。
【０００３】
ＧＰＳ衛星によるデータのブロードキャストは、ナビゲーションメッセージとして知られている。ナビゲーションメッセージは、例えば天体暦、年鑑、衛星時間（衛星に搭載された時間）、およびＧＰＳシステム時間（システム全体の基準時間として用いられる標準時間）に対する時差のような情報を含み得る。衛星時間とＧＰＳシステム時間との時差は、比較的安定で、ＧＰＳ受信器によって格納され得る。ＧＰＳ受信器においては、ＧＰＳシステム時間は、衛星時間、ＧＰＳ受信器の以前の位置の結果、および衛星時間とＧＰＳシステム時間との予め格納された時差に基づいて得ることができる。ＧＰＳ受信器の以前の位置の結果は、ＧＰＳ受信器の以前の位置を示していて、衛星とＧＰＳ受信器との間の距離に基づいて伝送時間の遅れを決定するために用いられ得る。このように、ＧＰＳシステム時間は、ＧＰＳ衛星時間、伝送時間の遅れおよび時差を合計することによって得ることができる。
【０００４】
ナビゲーションメッセージは、一連のナビゲーションデータビットによって形成される。データビットの終わり（それは、他のデータビットの始まりでもある）は、ナビゲーションビット境界と呼ばれる。ナビゲーションデータメッセージはフレームベースで送信され、各フレームは１５００ビット長である。１データビットを送信するために約２０ミリ秒（ｍｓ）かかるので、１フレームを送信するために約３０秒かかる。各フレームは５つのサブフレームに分けられ、各サブフレームは３００ナビゲーションデータビットを有している。各衛星は、その衛星時間に従って、正確に１分のうちの０秒と３０秒にフレームを送信し始める。伝送の前に、ナビゲーションメッセージは、まず高速反復性擬似雑音（ＰＲＮ）符号によって変調され、次に高周波搬送波信号によって更に変調される。
【０００５】
ＧＰＳ受信器において、受信されたＧＰＳ信号は、まず所望の周波数の信号にダウンコンバートされ、次に予め定められたサンプリング速度でデジタル化される。変換されてデジタル化された信号は、デジタル中間周波数信号（ＩＦ）として知られている。デジタルＩＦ信号が搬送波信号およびＰＲＮ符号を取り除くことによって復調された後に、ナビゲーションメッセージが取り出され得る。ナビゲーションメッセージから情報を得るために、ナビゲーションビット境界が、ＧＰＳ受信器によって判定されなければならない。
【０００６】
ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ受信器の現在の位置を算出するために、少なくとも４つの衛星から情報を得る必要があるかもしれない。time to first fix（ＴＴＦＦ）として知られているパラメータは、ＧＰＳ受信器の電源がオンされた時からＧＰＳ受信器が現在の位置を決定する時までの時間の遅れを示すことができる。
【０００７】
図１は、従来のＧＰＳ受信器１００のブロック図である。ＧＰＳ受信器１００は、メインシステムドメイン１０２と、リアルタイムクロックドメイン１０４とに分けることができる。
【０００８】
メインシステムドメイン１０２において、アンテナ１０６が、ＧＰＳ信号を受信して、このＧＰＳ信号を無線周波数（ＲＦ）フロントエンド１０８に転送する。ＲＦフロントエンド１０８において、ＧＰＳ信号は、所望の周波数の信号に変換され、次に、サンプリングクロック１１０によって、予め定められたサンプリングレートでデジタル化され、デジタルＩＦ信号が生成される。ベースバンド処理ユニット１１２は、制御ユニット１１４の制御下でデジタルＩＦ信号を処理して、様々な機能、例えば捕捉、追跡および位置決めを実行することができる。メインシステムドメイン１０２の構成要素は、システム電源１１６によって駆動される。
【０００９】
リアルタイムクロックドメイン１０４において、ローカルタイムクロック１２０が、リアルタイムクロック回路１２４を駆動するために用いられ得る。リアルタイムクロック回路１２４は、ローカルタイム（例えば、現在の年、月、日、時、分および秒を示すことができる時間）を生成することができる。リアルタイムクロックドメイン１０４の構成要素は、バッテリ１２６によって駆動される。
【００１０】
通常、リアルタイムクロック回路１２４から供給されるローカルタイムは、第２のレベルの分解能を有する粗い時間である。ＧＰＳ受信器１００の電源がオフの時、バッテリ１２６によって駆動されるリアルタイムクロック回路１２４は、ローカルタイムを生成し続ける。ＧＰＳ受信器１００の電源がオンされる時、第２のレベルの分解能を有するローカルタイムが、ＧＰＳ衛星の可視性（visibility）、すなわち、どの衛星をＧＰＳ受信器１００は利用可能かを判定するために用いられ得る。それから、ＧＰＳ受信器１００は、ＧＰＳ信号を捕捉し始める。現在の位置を算出する目的でＧＰＳ信号のナビゲーションメッセージから情報を得るために、ＧＰＳ受信器１００は、ナビゲーションメッセージのナビゲーションビット境界を判定する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来は、ナビゲーションビット境界を判定するプロセスは、複数の積算（integration）の結果を生成することを含む可能性がある計算を必要としていた。ここで、各積算の結果は、ビット境界のあり得る位置に対応している。ビット境界の位置は、複数の積算の結果を比較することによって判定され得る。このような従来のプロセスは時間がかかる可能性があり、time to first fix（ＴＴＦＦ）は増加する可能性がある。
【００１２】
更に、このような従来のプロセスは、受信されたＧＰＳ信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）が所定のレベル（例えば、従来の方法では２６ｄｂ−Ｈｚ）より高い必要があるかもしれない。従って、弱いＧＰＳ信号の場合、ＧＰＳ受信器１００は、ナビゲーションメッセージから情報を得ることができない可能性があり、これによりＴＴＦＦは増加する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
カウンタと、制御ユニットとを備える衛星ナビゲーションシステム受信器が記載されている。カウンタは、基準クロック周波数を有する基準クロック信号によって駆動され得る。制御ユニットは、ある時間の間のカウンタ値の増加を、この時間の間のナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出することができる。制御ユニットは、更に、補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成することができる。
【００１４】
以下の詳細な説明が進行するにつれて、請求された発明の実施形態の特徴および効果が明らかになるであろう。そして、図面の参照において、同一の番号は同一の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による、ＧＰＳ受信器によって実行される動作のための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明がこれらの実施形態と共に説明されるが、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図しているわけではないことは理解されよう。反対に、本発明は、添付の請求項によって定義される本発明の精神および範囲に含まれる変更、代替または同等のものをカバーする。
【００１７】
ここに記載されている実施形態は、いくつかの形のコンピュータが使用可能な媒体上にあるコンピュータが実行可能な命令の一般的な状況、例えば、１つ以上のコンピュータまたは他の装置によって実行されるプログラムモジュールにおいて述べられ得る。一般的に、プログラムモジュールは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含み、特定のタスクを実行したり、あるいは特定の抽象的データ型を実現する。プログラムモジュールの機能は、様々な実施形態の中で所望のものとして結合されるか、または分配され得る。
【００１８】
以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビット上での手順、ロジックブロック、処理、および動作の他の記号的表記に関して示される。これらの説明および表現は、他の当業者に最も効果的にそれらの仕事の内容を伝えるために、データ処理技術に熟練した人々によって用いられる手段である。本願において、手順、ロジックブロック、プロセス等は、所望の結果に至るステップまたは命令の首尾一貫したシーケンスであると考えられる。ステップは、物理的な量の物理的操作を必要とするものである。通常、必ずしも必要ではないが、これらの量は、コンピュータシステムの中で格納、転送、結合、比較、さもなければ操作され得る電気または磁気信号という形をとる。
【００１９】
なお、以上の及び類似の用語は、適切な物理量に関連付けられたものであり、それら物理量に対する便宜上のラベルに過ぎない。もし特に述べられていなければ、以下の説明から明らかな様に、例えば「生成」、「算出」、「使用」、「決定」、「駆動」、「デジタル化」等の用語を利用している説明は、コンピュータシステムまたは類似の電子コンピューティング装置の動作およびプロセスを指すことが、本願の全体にわたって認められる。それは、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリの中の物理的（電子的）な量として表されるデータを操作および変換して、コンピュータシステムメモリまたはレジスタまたは他のこのような情報記憶、伝送または表示装置の中で物理的な量として同様に表される他のデータにする。
【００２０】
例えば、この例に限らないが、コンピュータが使用可能な媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含み得る。コンピュータ記憶媒体は、例えばコンピュータ可読の命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータのような情報の記憶のための任意の方法または技術の中で実施される揮発性および不揮発性の媒体、取り外し可能および取り外し不可能な媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去書込み可能型ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、または所望の情報を格納するために用いられ得る他の媒体を含むが、これに限定されるものではない。
【００２１】
通信媒体は、例えば搬送波または他の伝送メカニズムのような変調されたデータ信号の中のコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータを実現することができ、任意の情報送出媒体を含む。用語「変調されたデータ信号」は、１つ以上のその特性の組を有するか、または信号中の情報を符号化するような方法で変更された信号を意味する。例えば、この例に限らないが、通信媒体は、有線媒体、例えば有線ネットワークまたは直接配線接続と、無線媒体、例えば音響、無線周波数（ＲＦ）、赤外および他の無線媒体とを含む。上記のいずれかの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれなければならない。
【００２２】
さらに、本発明の以下の詳細な説明の中で、多数の具体的な詳細が、本発明の完全な理解を提供するために記載される。しかし、本発明がこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることは、この技術分野における当業者によって認められるであろう。他の例では、本発明の態様を不必要に曖昧にしないように、周知の方法、手順、構成要素、および回路は、詳細に記載されない。
【００２３】
本発明の実施形態がＧＰＳシステムの文脈において述べられるが、この実施形態は、他の衛星ナビゲーションシステムに適用することもできる。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態による、衛星ナビゲーションシステム（ＳＮＳ）受信器、例えばＧＰＳ受信器２００のブロック図である。ＧＰＳ受信器２００は、メインシステムドメイン２０２と、リアルタイムクロックドメイン２０４とに分けることができる。
【００２５】
メインシステムドメイン２０２において、アンテナ２０６は、衛星から、衛星信号、例えばＧＰＳ信号を受信して、無線周波数（ＲＦ）フロントエンド２０８にＧＰＳ信号を転送する。ＲＦフロントエンド２０８で、ＧＰＳ信号は、所望の周波数を有する信号にダウンコンバートされ、サンプリングクロック２１０によって予め定められたサンプリング速度でデジタル化され、デジタル中間周波数（ＩＦ）信号が生成される。ベースバンド処理ユニット２１２は、様々な機能、例えば、ＧＰＳ信号の捕捉、ＧＰＳ信号の追跡およびＧＰＳ受信器２００の現在の位置の算出を実行するために、制御ユニット２１４の制御下でデジタルＩＦ信号を処理することができる。制御ユニット２１４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、またはマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）を含み得るが、これに限定されるものではない。図２に示した例において、制御ユニット２１４は、ベースバンド処理ユニット２１２の外側にある。他の実施形態では、制御ユニット２１４は、ベースバンド処理ユニット２１２の中に組み込むことができる。メインシステムドメイン２０２の構成要素は、第１の電源（例えば、システム電源２１６）によって駆動され得る。
【００２６】
リアルタイムクロックドメイン２０４において、ローカルタイム発生器２２８は、時間情報をＧＰＳ受信器２００に提供するために動作可能である。一実施形態において、ローカルタイム発生器２２８は、基準クロック周波数を有する基準クロック信号を供給するための補助クロック２３０、カウンタ値を供給するために補助クロック２３０によって駆動されるカウンタ２１８、およびリアルタイムクロック回路２２４を駆動するためにローカルタイムクロック信号を発生させるローカルタイムクロック２２０を備えている。一実施形態において、カウンタ２１８のカウンタ値は、補助クロック２３０によって生成される基準クロック信号の各クロックパルスに応じて１ずつ増加する。
【００２７】
リアルタイムクロック回路２２４は、ローカルタイム（例えば、現在の年、月、日、時、分および秒を示すことができる時間）を供給することができる。リアルタイムクロック回路２２４によって生成されるローカルタイムは、ＧＰＳ衛星の可視性を判定するために用いることができ、かつカウンタ値が正しいかどうかを判定するために用いることもできる。例えば、もし所定の時間がローカルタイムに従って満了する時にカウンタ値が所望／所定の範囲を超えるのであれば、カウンタ値は誤っている可能性がある。リアルタイムクロックドメイン２０４の構成要素は、第２の電源（例えば、バッテリ２２６）によって駆動され得る。
【００２８】
基準クロック信号の基準クロック周波数は公称値を有することができるが、通常、周波数の公称値と周波数の実際の値との間に違い（またはオフセット）がある。違いは、時間と共に蓄積し得るので、時間を基準クロック信号で測定するときに、時間の誤差は増加し得る。本発明の一実施形態によれば、基準クロック周波数は、補正された基準クロック周波数を示し得る補正値を生成することによって修正され得る。一実施形態において、制御ユニット２１４は、例えば、ある時間の間のカウンタ２１８のカウンタ値の増加を、この時間の間のＧＰＳシステム時間の増加と比較することによって、補正値を算出することができる。ＧＰＳシステム時間は、従来の方法でのナビゲーションメッセージおよび以前の位置の結果からの情報に基づいて得ることができる。制御ユニット２１４は、更に、補正値に従って算出ＧＰＳシステム時間を生成することができる。算出ＧＰＳシステム時間は、ＧＰＳ受信器２００のTime To First Fix（ＴＴＦＦ）を減少させるために、現在の位置の結果の算出の間、用いられ得る。
【００２９】
制御ユニット２１４は、ＧＰＳシステム時間およびカウンタ２１８のカウンタ値をモニタして、補正された基準クロック周波数を表す補正値fcorrectを算出する。一実施形態において、補正値fcorrectは、ＧＰＳシステム時間の特定の期間にわたるカウンタ値の平均リフレッシュ速度を算出することによって得られ、これは、式（１）として示され得る。
【００３０】
【数１】
【００３１】
式（１）において、Countermは、第１の時点Tmでのカウンタ２１８の第１のカウンタ値である。GPS_Timemは、第１の時点Tmでの第１のＧＰＳシステム時間を表す。Counternは、第２の時点Tnでのカウンタ２１８の第２のカウンタ値である。GPS_Timenは、第２の時点Tnでの第２のＧＰＳシステム時間を表す。一実施形態において、ＧＰＳシステム時間GPS_TimemおよびGPS_Timenは、従来の方法でのナビゲーションメッセージおよび以前の位置の結果からの情報に基づいて、ＧＰＳ受信器２００によって得ることができる。
【００３２】
ＧＰＳ受信器２００の電源がオフされた後、システム電源２１６は、メインシステムドメイン２０２内の構成要素に電源を供給するのを止めるかもしれない。しかし、バッテリ２２６によって駆動されるローカルタイム発生器２２８は、働き続けることができる。カウンタ２１８のカウンタ値は、補助クロック２３０によって生成される基準クロック信号の各クロックパルスに応じて増加し続ける。
【００３３】
ＧＰＳ受信器２００の電源が再びオンされる時、制御ユニット２１４は、カウンタ値の平均リフレッシュ速度に従って、算出ＧＰＳシステム時間を生成することができる。一実施形態において、算出ＧＰＳシステム時間は、式（２）によって、第３のＧＰＳシステム時間、第３のカウンタ値、第４のカウンタ値および補正値fcorrectに基づいて生成される。
【００３４】
【数２】
【００３５】
式（２）において、Counteroは、第３の時点Toでのカウンタ２１８の第３のカウンタ値である。GPS_Timeoは、第３の時点Toでの第３のＧＰＳシステム時間を表す。Counterpは、第４の時点Tpでのカウンタ２１８の第４のカウンタ値である。補正値fcorrectは、式（１）によって生成される。ＧＰＳシステム時間GPS_Timeoは、従来の方法でのナビゲーションメッセージおよび以前の位置の結果からの情報に基づいて、ＧＰＳ受信器２００によって得ることができる。CTpは、第４のカウンタ値Counterpに対応する第４の時点Tpでの算出ＧＰＳシステム時間である。
【００３６】
式（１）および式（２）において、時点Tm、時点Tnおよび時点Toは、ＧＰＳ受信器２００の電源がオフされる前の時点である。時点Tnは、時点Tmより後である。時点Tpは、ＧＰＳ受信器２００の電源がオフされて、それから再びオンされた後の時点である。時点Toは、時点Tnと同じ時点であってもよい（ToとTnの重複）。または、時点Toは、時点Tnより前または後であってもよい。
【００３７】
従って、ＧＰＳ受信器２００の電源が再びオンされた後、ＧＰＳシステム時間CTpは、式（１）および式（２）に従って算出され得る。算出ＧＰＳシステム時間CTpは、リアルタイムクロック回路２２４によって供給されるローカルタイムの分解能より非常に高い分解能を有することができる。よって、算出ＧＰＳシステム時間CTpは、衛星時間とＧＰＳシステム時間との間の予め格納された時差に基づいて、算出衛星時間を決定するために用いられ得る。ナビゲーションメッセージのナビゲーションビット境界は、算出衛星時間によって判定され得る。算出ＧＰＳシステム時間CTpは、他の目的、例えば衛星の可視性の判定のためにも用いられ得る。
【００３８】
各ナビゲーション衛星は、その衛星時間に従って、正確に１分のうちの０秒と３０秒にフレームを送信し始め、各ナビゲーションデータビットの持続時間は２０msである。算出衛星時間は、算出ＧＰＳシステム時間に基づいて得ることができる。なぜなら、衛星時間とＧＰＳシステム時間の時差は知られているからである。好都合にも、ナビゲーションメッセージのナビゲーションビット境界は、算出ＧＰＳシステム時間CTpに基づいて判定され得る。よって、ＧＰＳ受信器２００のＴＴＦＦは減少され得る。なぜなら、従来の時間のかかる積算および比較プロセスが回避され得るからである。
【００３９】
図３は、本発明の一実施形態による、衛星ナビゲーションシステム受信器、例えばＧＰＳ受信器３００のブロック図である。図２の中でのラベルと同じラベルが付けられた要素は、類似の機能を有していて、ここで繰り返して記載しない。図３に示したＧＰＳ受信器３００の中で、ローカルタイム発生器３２８は、サンプリングクロック２１０を更に備えている。ＧＰＳ受信器３００の電源がオンの時、サンプリングクロック２１０は、受信されたＧＰＳ信号をデジタル化するために用いられ得る。バッテリ２２６によって駆動される時、サンプリングクロック２１０は、また、連続的に基準クロック信号を生成するために用いられ得る。この基準クロック信号は、ＧＰＳ受信器３００の電源がオンであるかオフであるかに関係なく、カウンタ２１８を駆動するために用いられ得る。好都合にも、図２に示した補助クロック２３０は、なくすことができ、システムのコストを下げることができる。
【００４０】
図４は、本発明の一実施形態による、衛星ナビゲーションシステム受信器、例えばＧＰＳ受信器４００のブロック図である。図２および図３の中でのラベルと同じラベルが付けられた要素は、類似の機能を有していて、ここで繰り返して記載しない。図４に示したＧＰＳ受信器４００の中で、サンプリングクロック２１０は、カウンタ２１８を連続的に駆動するために用いられ得る。サンプリングクロック２１０は、また、リアルタイムクロック回路４２４を駆動するためにも用いられ得る。リアルタイムクロック回路４２４は、ローカルタイム（例えば、現在の年、月、日、時、分および秒を示し得る時間）を生成することができる。好都合にも、図３に示したローカルタイムクロック２２０は、なくすことができ、システムのコストを更に下げることができる。
【００４１】
図５は、本発明の一実施形態による、衛星ナビゲーションシステム受信器、例えばＧＰＳ受信器５００のブロック図である。図４の中でのラベルと同じラベルが付けられた要素は、類似の機能を有していて、ここで繰り返して記載しない。図５に示したＧＰＳ受信器５００の中で、メインシステムドメイン２０２の構成要素およびリアルタイムクロックドメイン２０４の構成要素は、第１の電源（例えば、システム電源２１６）によって駆動され得る。スイッチ５０２は、メインシステムドメイン２０２とシステム電源２１６との間に接続される。ＧＰＳ受信器５００の電源がオンの時、メインシステムドメイン２０２の構成要素およびリアルタイムクロックドメイン２０４の構成要素は、システム電源２１６によって駆動される。ＧＰＳ受信器５００の電源がオフの時、メインシステムドメイン２０２に対する電源が切られるように、スイッチ５０２はオフされる。しかし、リアルタイムクロックドメイン２０４の構成要素は、システム電源２１６によって連続的に駆動され得る。好都合にも、第２の電源（例えば、図４に示したバッテリ２２６）は、なくすことができ、システムのコストを更に下げることができる。
【００４２】
図６は、本発明の一実施形態による、ＧＰＳ受信器によって実行される動作のための方法のフローチャート６００を示している。具体的なステップが図６に開示されているが、このようなステップは例示的なものである。すなわち、本発明は、図６に示したステップの様々な他のステップまたは変形の実行によく適合する。図６は、図２、図３、図４および図５と組み合わせて記載されている。
【００４３】
ブロック６０２において、基準クロック周波数を有する基準クロック信号が、クロックによって、例えば、図２中の補助クロック２３０によって、または図３中のサンプリングクロック２１０によって、生成される。
【００４４】
ブロック６０４において、ＧＰＳシステム時間が、従来の方法での以前の位置の結果およびナビゲーションメッセージから得られる。
【００４５】
ブロック６０６において、補正された基準クロック周波数を表す補正値が、基準クロック信号およびＧＰＳシステム時間に従って、ＧＰＳシステム時間の特定の期間にわたって基準クロック信号のクロックパルスをカウントすることによって算出される。一実施形態において、カウンタ２１８は、基準クロック信号によって駆動され、補正値は、ある時間の間のカウンタ値の増加を、この時間の間のＧＰＳシステム時間の増加と比較することによって算出される。
【００４６】
ブロック６０８において、算出ＧＰＳシステム時間が、補正値に従って生成される。
【００４７】
ブロック６１０において、算出ＧＰＳシステム時間が、ＴＴＦＦを減少させるために、ＧＰＳ受信器の現在の位置の結果の算出の間、用いられる。一実施形態において、算出ＧＰＳシステム時間は、算出衛星時間を決定するために用いられる。算出衛星時間は、ナビゲーションビット境界を判定するために用いられ得る。他の実施形態では、算出ＧＰＳシステム時間は、衛星の可視性を判定するために用いられる。
【００４８】
従って、本発明の実施形態は、ローカルで生成された基準クロック信号の基準クロック周波数を修正することができるＧＰＳ受信器を提供する。一実施形態において、ＧＰＳ受信器は、基準クロック信号によってカウンタを駆動することができ、補正された基準クロック周波数を表す補正値を生成するために、ある時間の間のカウンタ値の増加を、この時間の間のＧＰＳシステム時間の増加と比較する。それから、算出ＧＰＳシステム時間が、補正値に従って生成され得る。好都合にも、上述したように、ＧＰＳ受信器の電源が再びオンされた後、ナビゲーションメッセージのナビゲーションビット境界は、比較的効率的な方法で、算出ＧＰＳシステム時間に基づいて判定され得る。よって、ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦは減少され得る。
【００４９】
前述の記載および図面は本発明の実施形態を表すが、様々な追加、変形および置換が、添付の請求項の中で定義した本発明の原理の精神および範囲から逸脱することなく、その中でなされ得ることは理解されよう。当業者は、本発明が、本発明の実施の中で用いられる形、構造、配置、規模、材料、要素、および成分およびその他の多くの変形と共に用いられ得ることを認めるであろう。それは、本発明の原理から逸脱することなく、具体的な環境および動作の要求に特に適合される。現在開示された実施形態は、従って、あらゆる点で、例示的であり、限定的ではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は、添付の請求項およびそれらの法律上の等価物によって示されていて、前述の記載に限定されないと考えられるべきである。
【符号の説明】
【００５０】
２００ ＧＰＳ受信器
２０２ メインシステムドメイン
２０４ リアルタイムクロックドメイン
２０６ アンテナ
２０８ 無線周波数（ＲＦ）フロントエンド
２１０ サンプリングクロック
２１２ ベースバンド処理ユニット
２１４ 制御ユニット
２１６ システム電源
２１８ カウンタ
２２８ ローカルタイム発生器
２２０ ローカルタイムクロック
２２４ リアルタイムクロック回路
２２６ バッテリ
２３０ 補助クロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星ナビゲーションシステムにおけるナビゲーションシステム時間の算出に関する。
本出願は、２００８年８月８日に出願された米国仮出願第６１／１８８,４４６号に対する優先権を主張し、ここでの引用によって、その全てを本願明細書に組み込むものとする。
【背景技術】
【０００２】
全地球測位システム（ＧＰＳ）は、ＧＰＳ受信器に対して位置情報を提供するために用いられる衛星ベースのシステムである。ＧＰＳシステムは、約１２時間周期で地球の回りを周回している少なくとも２４個の衛星を用いて、かつ複数の地上管制ステーションによって可能にされる。
【０００３】
ＧＰＳ衛星によるデータのブロードキャストは、ナビゲーションメッセージとして知られている。ナビゲーションメッセージは、例えば天体暦、年鑑、衛星時間（衛星に搭載された時間）、およびＧＰＳシステム時間（システム全体の基準時間として用いられる標準時間）に対する時差のような情報を含み得る。衛星時間とＧＰＳシステム時間との時差は、比較的安定で、ＧＰＳ受信器によって格納され得る。ＧＰＳ受信器においては、ＧＰＳシステム時間は、衛星時間、ＧＰＳ受信器の以前の位置の結果、および衛星時間とＧＰＳシステム時間との予め格納された時差に基づいて得ることができる。ＧＰＳ受信器の以前の位置の結果は、ＧＰＳ受信器の以前の位置を示していて、衛星とＧＰＳ受信器との間の距離に基づいて伝送時間の遅れを決定するために用いられ得る。このように、ＧＰＳシステム時間は、ＧＰＳ衛星時間、伝送時間の遅れおよび時差を合計することによって得ることができる。
【０００４】
ナビゲーションメッセージは、一連のナビゲーションデータビットによって形成される。データビットの終わり（それは、他のデータビットの始まりでもある）は、ナビゲーションビット境界と呼ばれる。ナビゲーションデータメッセージはフレームベースで送信され、各フレームは１５００ビット長である。１データビットを送信するために約２０ミリ秒（ｍｓ）かかるので、１フレームを送信するために約３０秒かかる。各フレームは５つのサブフレームに分けられ、各サブフレームは３００ナビゲーションデータビットを有している。各衛星は、その衛星時間に従って、正確に１分のうちの０秒と３０秒にフレームを送信し始める。伝送の前に、ナビゲーションメッセージは、まず高速反復性擬似雑音（ＰＲＮ）符号によって変調され、次に高周波搬送波信号によって更に変調される。
【０００５】
ＧＰＳ受信器において、受信されたＧＰＳ信号は、まず所望の周波数の信号にダウンコンバートされ、次に予め定められたサンプリング速度でデジタル化される。変換されてデジタル化された信号は、デジタル中間周波数信号（ＩＦ）として知られている。デジタルＩＦ信号が搬送波信号およびＰＲＮ符号を取り除くことによって復調された後に、ナビゲーションメッセージが取り出され得る。ナビゲーションメッセージから情報を得るために、ナビゲーションビット境界が、ＧＰＳ受信器によって判定されなければならない。
【０００６】
ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ受信器の現在の位置を算出するために、少なくとも４つの衛星から情報を得る必要があるかもしれない。time to first fix（ＴＴＦＦ）として知られているパラメータは、ＧＰＳ受信器の電源がオンされた時からＧＰＳ受信器が現在の位置を決定する時までの時間の遅れを示すことができる。
【０００７】
図１は、従来のＧＰＳ受信器１００のブロック図である。ＧＰＳ受信器１００は、メインシステムドメイン１０２と、リアルタイムクロックドメイン１０４とに分けることができる。
【０００８】
メインシステムドメイン１０２において、アンテナ１０６が、ＧＰＳ信号を受信して、このＧＰＳ信号を無線周波数（ＲＦ）フロントエンド１０８に転送する。ＲＦフロントエンド１０８において、ＧＰＳ信号は、所望の周波数の信号に変換され、次に、サンプリングクロック１１０によって、予め定められたサンプリングレートでデジタル化され、デジタルＩＦ信号が生成される。ベースバンド処理ユニット１１２は、制御ユニット１１４の制御下でデジタルＩＦ信号を処理して、様々な機能、例えば捕捉、追跡および位置決めを実行することができる。メインシステムドメイン１０２の構成要素は、システム電源１１６によって駆動される。
【０００９】
リアルタイムクロックドメイン１０４において、ローカルタイムクロック１２０が、リアルタイムクロック回路１２４を駆動するために用いられ得る。リアルタイムクロック回路１２４は、ローカルタイム（例えば、現在の年、月、日、時、分および秒を示すことができる時間）を生成することができる。リアルタイムクロックドメイン１０４の構成要素は、バッテリ１２６によって駆動される。
【００１０】
通常、リアルタイムクロック回路１２４から供給されるローカルタイムは、第２のレベルの分解能を有する粗い時間である。ＧＰＳ受信器１００の電源がオフの時、バッテリ１２６によって駆動されるリアルタイムクロック回路１２４は、ローカルタイムを生成し続ける。ＧＰＳ受信器１００の電源がオンされる時、第２のレベルの分解能を有するローカルタイムが、ＧＰＳ衛星の可視性（visibility）、すなわち、どの衛星をＧＰＳ受信器１００は利用可能かを判定するために用いられ得る。それから、ＧＰＳ受信器１００は、ＧＰＳ信号を捕捉し始める。現在の位置を算出する目的でＧＰＳ信号のナビゲーションメッセージから情報を得るために、ＧＰＳ受信器１００は、ナビゲーションメッセージのナビゲーションビット境界を判定する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来は、ナビゲーションビット境界を判定するプロセスは、複数の積算（integration）の結果を生成することを含む可能性がある計算を必要としていた。ここで、各積算の結果は、ビット境界のあり得る位置に対応している。ビット境界の位置は、複数の積算の結果を比較することによって判定され得る。このような従来のプロセスは時間がかかる可能性があり、time to first fix（ＴＴＦＦ）は増加する可能性がある。
【００１２】
更に、このような従来のプロセスは、受信されたＧＰＳ信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）が所定のレベル（例えば、従来の方法では２６ｄｂ−Ｈｚ）より高い必要があるかもしれない。従って、弱いＧＰＳ信号の場合、ＧＰＳ受信器１００は、ナビゲーションメッセージから情報を得ることができない可能性があり、これによりＴＴＦＦは増加する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
カウンタと、制御ユニットとを備える衛星ナビゲーションシステム受信器が記載されている。カウンタは、基準クロック周波数を有する基準クロック信号によって駆動され得る。制御ユニットは、ある時間の間のカウンタ値の増加を、この時間の間のナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出することができる。制御ユニットは、更に、補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成することができる。
【００１４】
以下の詳細な説明が進行するにつれて、請求された発明の実施形態の特徴および効果が明らかになるであろう。そして、図面の参照において、同一の番号は同一の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器のブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による、ＧＰＳ受信器によって実行される動作のための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明がこれらの実施形態と共に説明されるが、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図しているわけではないことは理解されよう。反対に、本発明は、添付の請求項によって定義される本発明の精神および範囲に含まれる変更、代替または同等のものをカバーする。
【００１７】
ここに記載されている実施形態は、いくつかの形のコンピュータが使用可能な媒体上にあるコンピュータが実行可能な命令の一般的な状況、例えば、１つ以上のコンピュータまたは他の装置によって実行されるプログラムモジュールにおいて述べられ得る。一般的に、プログラムモジュールは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含み、特定のタスクを実行したり、あるいは特定の抽象的データ型を実現する。プログラムモジュールの機能は、様々な実施形態の中で所望のものとして結合されるか、または分配され得る。
【００１８】
以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビット上での手順、ロジックブロック、処理、および動作の他の記号的表記に関して示される。これらの説明および表現は、他の当業者に最も効果的にそれらの仕事の内容を伝えるために、データ処理技術に熟練した人々によって用いられる手段である。本願において、手順、ロジックブロック、プロセス等は、所望の結果に至るステップまたは命令の首尾一貫したシーケンスであると考えられる。ステップは、物理的な量の物理的操作を必要とするものである。通常、必ずしも必要ではないが、これらの量は、コンピュータシステムの中で格納、転送、結合、比較、さもなければ操作され得る電気または磁気信号という形をとる。
【００１９】
なお、以上の及び類似の用語は、適切な物理量に関連付けられたものであり、それら物理量に対する便宜上のラベルに過ぎない。もし特に述べられていなければ、以下の説明から明らかな様に、例えば「生成」、「算出」、「使用」、「決定」、「駆動」、「デジタル化」等の用語を利用している説明は、コンピュータシステムまたは類似の電子コンピューティング装置の動作およびプロセスを指すことが、本願の全体にわたって認められる。それは、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリの中の物理的（電子的）な量として表されるデータを操作および変換して、コンピュータシステムメモリまたはレジスタまたは他のこのような情報記憶、伝送または表示装置の中で物理的な量として同様に表される他のデータにする。
【００２０】
例えば、この例に限らないが、コンピュータが使用可能な媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含み得る。コンピュータ記憶媒体は、例えばコンピュータ可読の命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータのような情報の記憶のための任意の方法または技術の中で実施される揮発性および不揮発性の媒体、取り外し可能および取り外し不可能な媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去書込み可能型ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、または所望の情報を格納するために用いられ得る他の媒体を含むが、これに限定されるものではない。
【００２１】
通信媒体は、例えば搬送波または他の伝送メカニズムのような変調されたデータ信号の中のコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータを実現することができ、任意の情報送出媒体を含む。用語「変調されたデータ信号」は、１つ以上のその特性の組を有するか、または信号中の情報を符号化するような方法で変更された信号を意味する。例えば、この例に限らないが、通信媒体は、有線媒体、例えば有線ネットワークまたは直接配線接続と、無線媒体、例えば音響、無線周波数（ＲＦ）、赤外および他の無線媒体とを含む。上記のいずれかの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれなければならない。
【００２２】
さらに、本発明の以下の詳細な説明の中で、多数の具体的な詳細が、本発明の完全な理解を提供するために記載される。しかし、本発明がこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることは、この技術分野における当業者によって認められるであろう。他の例では、本発明の態様を不必要に曖昧にしないように、周知の方法、手順、構成要素、および回路は、詳細に記載されない。
【００２３】
本発明の実施形態がＧＰＳシステムの文脈において述べられるが、この実施形態は、他の衛星ナビゲーションシステムに適用することもできる。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態による、衛星ナビゲーションシステム（ＳＮＳ）受信器、例えばＧＰＳ受信器２００のブロック図である。ＧＰＳ受信器２００は、メインシステムドメイン２０２と、リアルタイムクロックドメイン２０４とに分けることができる。
【００２５】
メインシステムドメイン２０２において、アンテナ２０６は、衛星から、衛星信号、例えばＧＰＳ信号を受信して、無線周波数（ＲＦ）フロントエンド２０８にＧＰＳ信号を転送する。ＲＦフロントエンド２０８で、ＧＰＳ信号は、所望の周波数を有する信号にダウンコンバートされ、サンプリングクロック２１０によって予め定められたサンプリング速度でデジタル化され、デジタル中間周波数（ＩＦ）信号が生成される。ベースバンド処理ユニット２１２は、様々な機能、例えば、ＧＰＳ信号の捕捉、ＧＰＳ信号の追跡およびＧＰＳ受信器２００の現在の位置の算出を実行するために、制御ユニット２１４の制御下でデジタルＩＦ信号を処理することができる。制御ユニット２１４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、またはマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）を含み得るが、これに限定されるものではない。図２に示した例において、制御ユニット２１４は、ベースバンド処理ユニット２１２の外側にある。他の実施形態では、制御ユニット２１４は、ベースバンド処理ユニット２１２の中に組み込むことができる。メインシステムドメイン２０２の構成要素は、第１の電源（例えば、システム電源２１６）によって駆動され得る。
【００２６】
リアルタイムクロックドメイン２０４において、ローカルタイム発生器２２８は、時間情報をＧＰＳ受信器２００に提供するために動作可能である。一実施形態において、ローカルタイム発生器２２８は、基準クロック周波数を有する基準クロック信号を供給するための補助クロック２３０、カウンタ値を供給するために補助クロック２３０によって駆動されるカウンタ２１８、およびリアルタイムクロック回路２２４を駆動するためにローカルタイムクロック信号を発生させるローカルタイムクロック２２０を備えている。一実施形態において、カウンタ２１８のカウンタ値は、補助クロック２３０によって生成される基準クロック信号の各クロックパルスに応じて１ずつ増加する。
【００２７】
リアルタイムクロック回路２２４は、ローカルタイム（例えば、現在の年、月、日、時、分および秒を示すことができる時間）を供給することができる。リアルタイムクロック回路２２４によって生成されるローカルタイムは、ＧＰＳ衛星の可視性を判定するために用いることができ、かつカウンタ値が正しいかどうかを判定するために用いることもできる。例えば、もし所定の時間がローカルタイムに従って満了する時にカウンタ値が所望／所定の範囲を超えるのであれば、カウンタ値は誤っている可能性がある。リアルタイムクロックドメイン２０４の構成要素は、第２の電源（例えば、バッテリ２２６）によって駆動され得る。
【００２８】
基準クロック信号の基準クロック周波数は公称値を有することができるが、通常、周波数の公称値と周波数の実際の値との間に違い（またはオフセット）がある。違いは、時間と共に蓄積し得るので、時間を基準クロック信号で測定するときに、時間の誤差は増加し得る。本発明の一実施形態によれば、基準クロック周波数は、補正された基準クロック周波数を示し得る補正値を生成することによって修正され得る。一実施形態において、制御ユニット２１４は、例えば、ある時間の間のカウンタ２１８のカウンタ値の増加を、この時間の間のＧＰＳシステム時間の増加と比較することによって、補正値を算出することができる。ＧＰＳシステム時間は、従来の方法でのナビゲーションメッセージおよび以前の位置の結果からの情報に基づいて得ることができる。制御ユニット２１４は、更に、補正値に従って算出ＧＰＳシステム時間を生成することができる。算出ＧＰＳシステム時間は、ＧＰＳ受信器２００のTime To First Fix（ＴＴＦＦ）を減少させるために、現在の位置の結果の算出の間、用いられ得る。
【００２９】
制御ユニット２１４は、ＧＰＳシステム時間およびカウンタ２１８のカウンタ値をモニタして、補正された基準クロック周波数を表す補正値fcorrectを算出する。一実施形態において、補正値fcorrectは、ＧＰＳシステム時間の特定の期間にわたるカウンタ値の平均リフレッシュ速度を算出することによって得られ、これは、式（１）として示され得る。
【００３０】
【数１】
【００３１】
式（１）において、Countermは、第１の時点Tmでのカウンタ２１８の第１のカウンタ値である。GPS_Timemは、第１の時点Tmでの第１のＧＰＳシステム時間を表す。Counternは、第２の時点Tnでのカウンタ２１８の第２のカウンタ値である。GPS_Timenは、第２の時点Tnでの第２のＧＰＳシステム時間を表す。一実施形態において、ＧＰＳシステム時間GPS_TimemおよびGPS_Timenは、従来の方法でのナビゲーションメッセージおよび以前の位置の結果からの情報に基づいて、ＧＰＳ受信器２００によって得ることができる。
【００３２】
ＧＰＳ受信器２００の電源がオフされた後、システム電源２１６は、メインシステムドメイン２０２内の構成要素に電源を供給するのを止めるかもしれない。しかし、バッテリ２２６によって駆動されるローカルタイム発生器２２８は、働き続けることができる。カウンタ２１８のカウンタ値は、補助クロック２３０によって生成される基準クロック信号の各クロックパルスに応じて増加し続ける。
【００３３】
ＧＰＳ受信器２００の電源が再びオンされる時、制御ユニット２１４は、カウンタ値の平均リフレッシュ速度に従って、算出ＧＰＳシステム時間を生成することができる。一実施形態において、算出ＧＰＳシステム時間は、式（２）によって、第３のＧＰＳシステム時間、第３のカウンタ値、第４のカウンタ値および補正値fcorrectに基づいて生成される。
【００３４】
【数２】
【００３５】
式（２）において、Counteroは、第３の時点Toでのカウンタ２１８の第３のカウンタ値である。GPS_Timeoは、第３の時点Toでの第３のＧＰＳシステム時間を表す。Counterpは、第４の時点Tpでのカウンタ２１８の第４のカウンタ値である。補正値fcorrectは、式（１）によって生成される。ＧＰＳシステム時間GPS_Timeoは、従来の方法でのナビゲーションメッセージおよび以前の位置の結果からの情報に基づいて、ＧＰＳ受信器２００によって得ることができる。CTpは、第４のカウンタ値Counterpに対応する第４の時点Tpでの算出ＧＰＳシステム時間である。
【００３６】
式（１）および式（２）において、時点Tm、時点Tnおよび時点Toは、ＧＰＳ受信器２００の電源がオフされる前の時点である。時点Tnは、時点Tmより後である。時点Tpは、ＧＰＳ受信器２００の電源がオフされて、それから再びオンされた後の時点である。時点Toは、時点Tnと同じ時点であってもよい（ToとTnの重複）。または、時点Toは、時点Tnより前または後であってもよい。
【００３７】
従って、ＧＰＳ受信器２００の電源が再びオンされた後、ＧＰＳシステム時間CTpは、式（１）および式（２）に従って算出され得る。算出ＧＰＳシステム時間CTpは、リアルタイムクロック回路２２４によって供給されるローカルタイムの分解能より非常に高い分解能を有することができる。よって、算出ＧＰＳシステム時間CTpは、衛星時間とＧＰＳシステム時間との間の予め格納された時差に基づいて、算出衛星時間を決定するために用いられ得る。ナビゲーションメッセージのナビゲーションビット境界は、算出衛星時間によって判定され得る。算出ＧＰＳシステム時間CTpは、他の目的、例えば衛星の可視性の判定のためにも用いられ得る。
【００３８】
各ナビゲーション衛星は、その衛星時間に従って、正確に１分のうちの０秒と３０秒にフレームを送信し始め、各ナビゲーションデータビットの持続時間は２０msである。算出衛星時間は、算出ＧＰＳシステム時間に基づいて得ることができる。なぜなら、衛星時間とＧＰＳシステム時間の時差は知られているからである。好都合にも、ナビゲーションメッセージのナビゲーションビット境界は、算出ＧＰＳシステム時間CTpに基づいて判定され得る。よって、ＧＰＳ受信器２００のＴＴＦＦは減少され得る。なぜなら、従来の時間のかかる積算および比較プロセスが回避され得るからである。
【００３９】
図３は、本発明の一実施形態による、衛星ナビゲーションシステム受信器、例えばＧＰＳ受信器３００のブロック図である。図２の中でのラベルと同じラベルが付けられた要素は、類似の機能を有していて、ここで繰り返して記載しない。図３に示したＧＰＳ受信器３００の中で、ローカルタイム発生器３２８は、サンプリングクロック２１０を更に備えている。ＧＰＳ受信器３００の電源がオンの時、サンプリングクロック２１０は、受信されたＧＰＳ信号をデジタル化するために用いられ得る。バッテリ２２６によって駆動される時、サンプリングクロック２１０は、また、連続的に基準クロック信号を生成するために用いられ得る。この基準クロック信号は、ＧＰＳ受信器３００の電源がオンであるかオフであるかに関係なく、カウンタ２１８を駆動するために用いられ得る。好都合にも、図２に示した補助クロック２３０は、なくすことができ、システムのコストを下げることができる。
【００４０】
図４は、本発明の一実施形態による、衛星ナビゲーションシステム受信器、例えばＧＰＳ受信器４００のブロック図である。図２および図３の中でのラベルと同じラベルが付けられた要素は、類似の機能を有していて、ここで繰り返して記載しない。図４に示したＧＰＳ受信器４００の中で、サンプリングクロック２１０は、カウンタ２１８を連続的に駆動するために用いられ得る。サンプリングクロック２１０は、また、リアルタイムクロック回路４２４を駆動するためにも用いられ得る。リアルタイムクロック回路４２４は、ローカルタイム（例えば、現在の年、月、日、時、分および秒を示し得る時間）を生成することができる。好都合にも、図３に示したローカルタイムクロック２２０は、なくすことができ、システムのコストを更に下げることができる。
【００４１】
図５は、本発明の一実施形態による、衛星ナビゲーションシステム受信器、例えばＧＰＳ受信器５００のブロック図である。図４の中でのラベルと同じラベルが付けられた要素は、類似の機能を有していて、ここで繰り返して記載しない。図５に示したＧＰＳ受信器５００の中で、メインシステムドメイン２０２の構成要素およびリアルタイムクロックドメイン２０４の構成要素は、第１の電源（例えば、システム電源２１６）によって駆動され得る。スイッチ５０２は、メインシステムドメイン２０２とシステム電源２１６との間に接続される。ＧＰＳ受信器５００の電源がオンの時、メインシステムドメイン２０２の構成要素およびリアルタイムクロックドメイン２０４の構成要素は、システム電源２１６によって駆動される。ＧＰＳ受信器５００の電源がオフの時、メインシステムドメイン２０２に対する電源が切られるように、スイッチ５０２はオフされる。しかし、リアルタイムクロックドメイン２０４の構成要素は、システム電源２１６によって連続的に駆動され得る。好都合にも、第２の電源（例えば、図４に示したバッテリ２２６）は、なくすことができ、システムのコストを更に下げることができる。
【００４２】
図６は、本発明の一実施形態による、ＧＰＳ受信器によって実行される動作のための方法のフローチャート６００を示している。具体的なステップが図６に開示されているが、このようなステップは例示的なものである。すなわち、本発明は、図６に示したステップの様々な他のステップまたは変形の実行によく適合する。図６は、図２、図３、図４および図５と組み合わせて記載されている。
【００４３】
ブロック６０２において、基準クロック周波数を有する基準クロック信号が、クロックによって、例えば、図２中の補助クロック２３０によって、または図３中のサンプリングクロック２１０によって、生成される。
【００４４】
ブロック６０４において、ＧＰＳシステム時間が、従来の方法での以前の位置の結果およびナビゲーションメッセージから得られる。
【００４５】
ブロック６０６において、補正された基準クロック周波数を表す補正値が、基準クロック信号およびＧＰＳシステム時間に従って、ＧＰＳシステム時間の特定の期間にわたって基準クロック信号のクロックパルスをカウントすることによって算出される。一実施形態において、カウンタ２１８は、基準クロック信号によって駆動され、補正値は、ある時間の間のカウンタ値の増加を、この時間の間のＧＰＳシステム時間の増加と比較することによって算出される。
【００４６】
ブロック６０８において、算出ＧＰＳシステム時間が、補正値に従って生成される。
【００４７】
ブロック６１０において、算出ＧＰＳシステム時間が、ＴＴＦＦを減少させるために、ＧＰＳ受信器の現在の位置の結果の算出の間、用いられる。一実施形態において、算出ＧＰＳシステム時間は、算出衛星時間を決定するために用いられる。算出衛星時間は、ナビゲーションビット境界を判定するために用いられ得る。他の実施形態では、算出ＧＰＳシステム時間は、衛星の可視性を判定するために用いられる。
【００４８】
従って、本発明の実施形態は、ローカルで生成された基準クロック信号の基準クロック周波数を修正することができるＧＰＳ受信器を提供する。一実施形態において、ＧＰＳ受信器は、基準クロック信号によってカウンタを駆動することができ、補正された基準クロック周波数を表す補正値を生成するために、ある時間の間のカウンタ値の増加を、この時間の間のＧＰＳシステム時間の増加と比較する。それから、算出ＧＰＳシステム時間が、補正値に従って生成され得る。好都合にも、上述したように、ＧＰＳ受信器の電源が再びオンされた後、ナビゲーションメッセージのナビゲーションビット境界は、比較的効率的な方法で、算出ＧＰＳシステム時間に基づいて判定され得る。よって、ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦは減少され得る。
【００４９】
前述の記載および図面は本発明の実施形態を表すが、様々な追加、変形および置換が、添付の請求項の中で定義した本発明の原理の精神および範囲から逸脱することなく、その中でなされ得ることは理解されよう。当業者は、本発明が、本発明の実施の中で用いられる形、構造、配置、規模、材料、要素、および成分およびその他の多くの変形と共に用いられ得ることを認めるであろう。それは、本発明の原理から逸脱することなく、具体的な環境および動作の要求に特に適合される。現在開示された実施形態は、従って、あらゆる点で、例示的であり、限定的ではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は、添付の請求項およびそれらの法律上の等価物によって示されていて、前述の記載に限定されないと考えられるべきである。
【符号の説明】
【００５０】
２００ ＧＰＳ受信器
２０２ メインシステムドメイン
２０４ リアルタイムクロックドメイン
２０６ アンテナ
２０８ 無線周波数（ＲＦ）フロントエンド
２１０ サンプリングクロック
２１２ ベースバンド処理ユニット
２１４ 制御ユニット
２１６ システム電源
２１８ カウンタ
２２８ ローカルタイム発生器
２２０ ローカルタイムクロック
２２４ リアルタイムクロック回路
２２６ バッテリ
２３０ 補助クロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準クロック周波数を有する基準クロック信号によって駆動されて、カウンタ値を供給するカウンタと、
前記カウンタに接続されていて、ある時間の間の前記カウンタ値の増加を前記時間の間のナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出して、前記補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成するために動作可能な制御ユニットとを備えている
ことを特徴とする衛星ナビゲーションシステム受信器。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記ナビゲーションシステム時間の特定の期間にわたって前記カウンタ値の平均リフレッシュ速度を算出することによって前記補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記カウンタ値の前記平均リフレッシュ速度に従って前記算出ナビゲーションシステム時間を生成することを特徴とする請求項２に記載の受信器。
【請求項４】
前記受信器は、前記算出ナビゲーションシステム時間に従ってナビゲーションビット境界を判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項５】
前記受信器は、前記算出ナビゲーションシステム時間に従って衛星の可視性を判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項６】
前記制御ユニットに接続されていて、受信された衛星信号をデジタル化するために動作可能なサンプリングクロックを更に備えていて、前記基準クロック信号は、前記サンプリングクロックによって供給されることを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項７】
前記制御ユニットに接続されていて、ローカルタイムを供給するために動作可能なリアルタイムクロック回路を更に備えていて、前記制御ユニットは、更に、前記カウンタ値が前記ローカルタイムに従って正しいかどうかを判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項８】
前記制御ユニットに接続されていて、受信された衛星信号をデジタル化するために動作可能なサンプリングクロックを更に備えていて、前記リアルタイムクロック回路は、前記サンプリングクロックによって駆動されることを特徴とする請求項７に記載の受信器。
【請求項９】
基準クロック周波数を有する基準クロック信号を生成するステップと、
ナビゲーションシステム時間の特定の期間にわたって前記基準クロック信号のクロックパルスをカウントすることによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出するステップと、
前記補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成するステップと、
前記受信器の現在の位置の結果の算出の間、前記算出ナビゲーションシステム時間を用いるステップと
を有していることを特徴とする衛星ナビゲーションシステム受信器の位置を特定する方法。
【請求項１０】
前記算出ナビゲーションシステム時間に従って、ナビゲーションビット境界を判定するステップを更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記算出ナビゲーションシステム時間に従って、衛星の可視性を判定するステップを更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
カウンタ値を供給するために前記基準クロック信号によってカウンタを駆動するステップと、
ある時間の間の前記カウンタ値の増加を前記時間の間の前記ナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって前記補正値を算出するステップと
を更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ナビゲーションシステム時間の特定の期間にわたって前記カウンタ値の平均リフレッシュ速度を算出することによって、前記補正値を算出するステップを更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記カウンタ値の前記平均リフレッシュ速度に従って、前記算出ナビゲーションシステム時間を生成するステップを更に有していることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
サンプリングクロックを用いて、受信された衛星信号をデジタル化するステップと、
前記サンプリングクロックによって前記基準クロック信号を生成するステップと
を更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
リアルタイムクロック回路によってローカルタイムを生成するステップと、
前記ローカルタイムに従って前記カウンタ値が正しいかどうかを判定するステップと
を更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
サンプリングクロックを用いて、受信された衛星信号をデジタル化するステップと、
前記サンプリングクロックによって前記リアルタイムクロック回路を駆動するステップと
を更に有していることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
衛星ナビゲーションシステム受信器において、
受信された衛星信号の周波数を所望の周波数に変換するために動作可能な無線周波数（ＲＦ）フロントエンドと、
前記ＲＦフロントエンドに接続されていて、基準クロック周波数を有する基準クロック信号を生成するために動作可能なクロックと、
前記ＲＦフロントエンドに接続されていて、衛星信号を捕捉して追跡するため、かつ前記受信器の位置の結果を算出するために動作可能なベースバンド処理ユニットと、
前記ベースバンド処理ユニットに接続されていて、ナビゲーションシステム時間の特定の期間にわたって前記基準クロック信号のクロックパルスをカウントすることによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出するために動作可能で、更に、前記補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成するために動作可能な制御ユニットとを備えていて、
前記ベースバンド処理ユニットは、前記受信器の現在の位置の結果の算出の間、前記算出ナビゲーションシステム時間を用いるために動作可能である
ことを特徴とする衛星ナビゲーションシステム受信器。
【請求項１９】
カウンタ値を供給するために前記基準クロック信号によって駆動されるカウンタを更に備えていて、前記制御ユニットは、ある時間の間の前記カウンタ値の増加を前記時間の間の前記ナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって、前記補正値を算出することを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２０】
前記制御ユニットは、以下の式に従って前記補正値を算出することを特徴とする請求項１９に記載の受信器。
【数１】
ここで、fcorrectは、前記補正値を表し、Counternは、第２の時点での第２のカウンタ値を表し、Countermは、第１の時点での第１のカウンタ値を表し、GPS_Timenは、前記第２の時点での第２のナビゲーションシステム時間を表し、GPS_Timemは、前記第１の時点での第１のナビゲーションシステム時間を表す。
【請求項２１】
前記制御ユニットは、以下の式に従って前記算出ナビゲーションシステム時間を生成することを特徴とする請求項２０に記載の受信器。
【数２】
ここで、GPS_Timeoは、第３の時点での第３のナビゲーションシステム時間を表し、Counterpは、第４の時点での第４のカウンタ値を表し、Counteroは、前記第３の時点での第３のカウンタ値を表し、fcorrectは、前記補正値を表し、CTpは、前記第４のカウンタ値に対応する前記算出ナビゲーションシステム時間を表す。
【請求項２２】
前記ベースバンド処理ユニットは、前記算出ナビゲーションシステム時間に従って、ナビゲーションビット境界を判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２３】
前記ベースバンド処理ユニットは、前記算出ナビゲーションシステム時間に従って、衛星の可視性を判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２４】
前記受信された衛星信号は、前記クロックによってデジタル化されることを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２５】
前記制御ユニットに接続されていて、ローカルタイムを供給するために動作可能なリアルタイムクロック回路を更に備えていて、前記制御ユニットは、前記ローカルタイムに従って前記カウンタ値が正しいかどうかを判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２６】
前記受信された衛星信号は、前記クロックによってデジタル化され、前記リアルタイムクロック回路は、前記クロックによって駆動されることを特徴とする請求項２５に記載の受信器。
【請求項１】
基準クロック周波数を有する基準クロック信号によって駆動されて、カウンタ値を供給するカウンタと、
前記カウンタに接続されていて、ある時間の間の前記カウンタ値の増加を前記時間の間のナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出して、前記補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成するために動作可能な制御ユニットとを備えている
ことを特徴とする衛星ナビゲーションシステム受信器。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記ナビゲーションシステム時間の特定の期間にわたって前記カウンタ値の平均リフレッシュ速度を算出することによって前記補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記カウンタ値の前記平均リフレッシュ速度に従って前記算出ナビゲーションシステム時間を生成することを特徴とする請求項２に記載の受信器。
【請求項４】
前記受信器は、前記算出ナビゲーションシステム時間に従ってナビゲーションビット境界を判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項５】
前記受信器は、前記算出ナビゲーションシステム時間に従って衛星の可視性を判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項６】
前記制御ユニットに接続されていて、受信された衛星信号をデジタル化するために動作可能なサンプリングクロックを更に備えていて、前記基準クロック信号は、前記サンプリングクロックによって供給されることを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項７】
前記制御ユニットに接続されていて、ローカルタイムを供給するために動作可能なリアルタイムクロック回路を更に備えていて、前記制御ユニットは、更に、前記カウンタ値が前記ローカルタイムに従って正しいかどうかを判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の受信器。
【請求項８】
前記制御ユニットに接続されていて、受信された衛星信号をデジタル化するために動作可能なサンプリングクロックを更に備えていて、前記リアルタイムクロック回路は、前記サンプリングクロックによって駆動されることを特徴とする請求項７に記載の受信器。
【請求項９】
基準クロック周波数を有する基準クロック信号を生成するステップと、
ナビゲーションシステム時間の特定の期間にわたって前記基準クロック信号のクロックパルスをカウントすることによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出するステップと、
前記補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成するステップと、
前記受信器の現在の位置の結果の算出の間、前記算出ナビゲーションシステム時間を用いるステップと
を有していることを特徴とする衛星ナビゲーションシステム受信器の位置を特定する方法。
【請求項１０】
前記算出ナビゲーションシステム時間に従って、ナビゲーションビット境界を判定するステップを更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記算出ナビゲーションシステム時間に従って、衛星の可視性を判定するステップを更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
カウンタ値を供給するために前記基準クロック信号によってカウンタを駆動するステップと、
ある時間の間の前記カウンタ値の増加を前記時間の間の前記ナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって前記補正値を算出するステップと
を更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ナビゲーションシステム時間の特定の期間にわたって前記カウンタ値の平均リフレッシュ速度を算出することによって、前記補正値を算出するステップを更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記カウンタ値の前記平均リフレッシュ速度に従って、前記算出ナビゲーションシステム時間を生成するステップを更に有していることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
サンプリングクロックを用いて、受信された衛星信号をデジタル化するステップと、
前記サンプリングクロックによって前記基準クロック信号を生成するステップと
を更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
リアルタイムクロック回路によってローカルタイムを生成するステップと、
前記ローカルタイムに従って前記カウンタ値が正しいかどうかを判定するステップと
を更に有していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
サンプリングクロックを用いて、受信された衛星信号をデジタル化するステップと、
前記サンプリングクロックによって前記リアルタイムクロック回路を駆動するステップと
を更に有していることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
衛星ナビゲーションシステム受信器において、
受信された衛星信号の周波数を所望の周波数に変換するために動作可能な無線周波数（ＲＦ）フロントエンドと、
前記ＲＦフロントエンドに接続されていて、基準クロック周波数を有する基準クロック信号を生成するために動作可能なクロックと、
前記ＲＦフロントエンドに接続されていて、衛星信号を捕捉して追跡するため、かつ前記受信器の位置の結果を算出するために動作可能なベースバンド処理ユニットと、
前記ベースバンド処理ユニットに接続されていて、ナビゲーションシステム時間の特定の期間にわたって前記基準クロック信号のクロックパルスをカウントすることによって、補正された基準クロック周波数を表す補正値を算出するために動作可能で、更に、前記補正値に従って算出ナビゲーションシステム時間を生成するために動作可能な制御ユニットとを備えていて、
前記ベースバンド処理ユニットは、前記受信器の現在の位置の結果の算出の間、前記算出ナビゲーションシステム時間を用いるために動作可能である
ことを特徴とする衛星ナビゲーションシステム受信器。
【請求項１９】
カウンタ値を供給するために前記基準クロック信号によって駆動されるカウンタを更に備えていて、前記制御ユニットは、ある時間の間の前記カウンタ値の増加を前記時間の間の前記ナビゲーションシステム時間の増加と比較することによって、前記補正値を算出することを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２０】
前記制御ユニットは、以下の式に従って前記補正値を算出することを特徴とする請求項１９に記載の受信器。
【数１】
ここで、fcorrectは、前記補正値を表し、Counternは、第２の時点での第２のカウンタ値を表し、Countermは、第１の時点での第１のカウンタ値を表し、GPS_Timenは、前記第２の時点での第２のナビゲーションシステム時間を表し、GPS_Timemは、前記第１の時点での第１のナビゲーションシステム時間を表す。
【請求項２１】
前記制御ユニットは、以下の式に従って前記算出ナビゲーションシステム時間を生成することを特徴とする請求項２０に記載の受信器。
【数２】
ここで、GPS_Timeoは、第３の時点での第３のナビゲーションシステム時間を表し、Counterpは、第４の時点での第４のカウンタ値を表し、Counteroは、前記第３の時点での第３のカウンタ値を表し、fcorrectは、前記補正値を表し、CTpは、前記第４のカウンタ値に対応する前記算出ナビゲーションシステム時間を表す。
【請求項２２】
前記ベースバンド処理ユニットは、前記算出ナビゲーションシステム時間に従って、ナビゲーションビット境界を判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２３】
前記ベースバンド処理ユニットは、前記算出ナビゲーションシステム時間に従って、衛星の可視性を判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２４】
前記受信された衛星信号は、前記クロックによってデジタル化されることを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２５】
前記制御ユニットに接続されていて、ローカルタイムを供給するために動作可能なリアルタイムクロック回路を更に備えていて、前記制御ユニットは、前記ローカルタイムに従って前記カウンタ値が正しいかどうかを判定するために動作可能であることを特徴とする請求項１８に記載の受信器。
【請求項２６】
前記受信された衛星信号は、前記クロックによってデジタル化され、前記リアルタイムクロック回路は、前記クロックによって駆動されることを特徴とする請求項２５に記載の受信器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−４４０６０（Ｐ２０１０−４４０６０Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６７１２０（Ｐ２００９−１６７１２０）
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
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