衛星信号受信装置
【課題】特別な操作を行うことなくアンテナの指向特性を窓方向に向けるようにしてアンテナの受信強度を室内においても高める。
【解決手段】まず、アンテナ２で受信信号の信号強度を受信強度判定部１７で推定する（ステップＳ２）。受信信号の信号強度が基準値を下回っているときは（ステップＳ３のＹ）、太陽光方向判定部１５が太陽光の来る方向は受光素子６，７，８，９のうちのどちら側の方向であるかを推定する（ステップＳ４）。そして、その窓側に向いていると推定された受光素子６，７，８又は９に対応しているアンテナ２，３，４又は５が受信部１６と接続されるように、スイッチ１１，１２，１３又は１４の何れかひとつを閉じる（ステップＳ５）。
【解決手段】まず、アンテナ２で受信信号の信号強度を受信強度判定部１７で推定する（ステップＳ２）。受信信号の信号強度が基準値を下回っているときは（ステップＳ３のＹ）、太陽光方向判定部１５が太陽光の来る方向は受光素子６，７，８，９のうちのどちら側の方向であるかを推定する（ステップＳ４）。そして、その窓側に向いていると推定された受光素子６，７，８又は９に対応しているアンテナ２，３，４又は５が受信部１６と接続されるように、スイッチ１１，１２，１３又は１４の何れかひとつを閉じる（ステップＳ５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星信号を受信する衛星信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１によれば、室内において、概略、衛星の方向によらず、また、窓からの距離によらず、アンテナの指向特性を窓方向に向けた場合、天井や窓と逆方向に向けた場合に比べ、５ｄＢ程度、受信強度が強いことが記載されている。
【０００３】
また、非特許文献１のFigure24によれば、５ｄＢの感度向上が受信可能範囲を拡大するのに効果的であることが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ION GPS/GNSS2003,Space Time Characteristics of the RF Absolute Powerof Indoor GPS Signals（特に、Figure25〜27）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＧＮＳＳ衛星などの衛星信号を受信して現在位置を測位する衛星信号受信装置を室内で使用する場合には、受信可能範囲を拡大するために衛星信号受信装置の高感度化が必要である。この高感度化は、もっぱら信号処理の改善にのみにより図られていて、アンテナに関する工夫により高感度化を図る技術については知られていなかった。
【０００６】
しかしながら、前述の非特許文献１に開示されているように、アンテナの指向特性を窓方向に向けた場合、天井や窓と逆方向に向けた場合に比べ、有意に受信強度が強いことが分かっている。
【０００７】
本発明の目的は、特別な操作を行うことなくアンテナの指向特性を窓方向に向けるようにしてアンテナの受信強度を室内においても高めることができる衛星信号受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、筐体と、アンテナと、前記筐体の外面の互いに異なる位置に設けられた複数個の受光素子と、前記各受光素子でそれぞれ光電変換された信号に基づいて最も太陽光の入射する方向を推定し、その推定結果に応じて前記アンテナの指向特性を変える指向特性可変手段と、前記アンテナで受信した受信信号に基づいて前記受信信号を受信したアンテナの現在位置を計算する現在位置計算手段と、を備えている衛星信号受信装置である。
【０００９】
（２）この場合に、前記各アンテナの前記各受信信号の受信強度に基づいて前記筐体が室内又は室内に準じる場所にあるか否かを判定する受信強度判定手段をさらに備え、前記指向特性可変手段は、前記受信強度判定手段で前記筐体が前記室内又は場所にあると判定したことを条件に、前記各受光素子でそれぞれ光電変換された信号に基づいて最も太陽光の入射する方向を推定し、その推定結果に応じて前記アンテナの指向特性を変える、ようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
（１）の発明によれば、衛星信号受信装置が室内などにあるときでも、太陽光側、すなわち窓側の方向を推定し、その方向にアンテナの指向特性を向けることができるので、アンテナの受信強度を室内においても高めることができる。
【００１１】
（２）の発明によれば、衛星信号受信装置が室内などにあるか否かも推定し、室内にあると推定したときはアンテナの受信強度を室内においても高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機の平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機の機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機が実行する処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態にかかるＧＰＳ受信機の平面図であり、図２は、同機能ブロック図である。
【００１５】
このＧＰＳ受信機１は、本発明の衛星信号受信装置を実施するものであり、その筐体２１には、現在位置を地図中に表示するためのディスプレイ１９と、操作パネル２３とが設けられている。また、この筐体２１上にはＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信する複数、この例では４個のアンテナ２，３，４，５が筐体２１の４方向にそれぞれ設けられている（アンテナ５については筐体２１の背面にあるため、図１には図示されていない）。また、筐体２１内には、各アンテナ２，３，４，５にそれぞれ対応して４個の受光素子６，７，８，９がそれぞれ４方向に設けられている（受光素子９については筐体２１の背面にあるため、図１には図示されていない）。
【００１６】
各アンテナ２，３，４，５と受信部１０との間はそれぞれスイッチ１１，１２，１３，１４を介して接続されている。
【００１７】
太陽光方向判定部１５は、各受光素子６，７，８，９で光電変換した信号を受信し、受光素子６，７，８，９のうちどれが太陽光の来る方向に最も近いかを判定し、この判定に基づいてスイッチ１１，１２，１３，１４のうちのいずれか一つを閉じることにより、アンテナ２，３，４，５のいずれか一つでの衛星の受信信号を選択することで、アンテナの指向特性を変える。
【００１８】
受光素子６，７，８，９は、ＣＣＤカラーイメージセンサであるため、光のＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）成分をそれぞれ検出することができる。太陽光方向判定部１５では、このＲ，Ｇ，Ｂの各光成分があらかじめ定められた所定範囲内の比率になっていれば、当該受光素子で受光した光には太陽光が含まれていると判断することができる。
【００１９】
受信部１６は、アンテナ２，３，４，５のいずれか一つで受信した衛星の受信信号を復調する。位置計算部１８は、当該アンテナ２，３，４又は５の現在位置を計算する。そして、その現在位置を地図上に示してディスプレイ１９上に表示する。
【００２０】
受信強度判定部１７は、スイッチ１１，１２，１３，１４のうちのいずれか１つが閉じられることにより、アンテナ２，３，４，５のうちのいずれかひとつで受信した衛星の受信信号の信号強度を判定し、この受信信号の信号強度が予め定められた基準値より高いか低いかを判定する。この判定の具体的な手段の一例を挙げれば、一定の短時間の受信信号電圧の平均値を予め定められた基準値と比較すればよい。
【００２１】
次に、ＧＰＳ受信機１が実行する処理の内容について図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２２】
まず、ＧＰＳ受信機１の電源が投入されると、デフォルトとしてスイッチ１１が閉じられ、アンテナ２が選択される（ステップＳ１）。そして、その受信信号の信号強度を受信強度判定部１７で判定する（ステップＳ２）。そして、その信号強度が基準値を下回っているときはＧＰＳ受信機１が室内にあると判定することができる。そこで、受信信号の信号強度が基準値を下回っているときは（ステップＳ３のＹ）、太陽光方向判定部１５により、太陽光の来る方向は受光素子６，７，８，９のうちのどちら側の方向であるかを判定する（ステップＳ４）。これは、受光素子６，７，８，９のうちＲ，Ｇ，Ｂの各光成分があらかじめ定められた所定範囲内の比率になっているものがどれであるかを判定すればよい。Ｒ，Ｇ，Ｂの各光成分があらかじめ定められた所定範囲内の比率になっている受光素子６，７，８又は９のある方向が太陽光の来る方向であると判断することができる。Ｒ，Ｇ，Ｂの各光成分があらかじめ定められた所定範囲内の比率になっている受光素子が複数あるときは、そのうちで光強度が最も強いものある方向が太陽光の来る方向であると判断すればよい。
【００２３】
こうして太陽光の来る方向がどちら側の方向であるかがわかれば、ＧＰＳ受信機１が存在している室内で窓がどちら側であるかがわかる。そして、ＧＰＳ受信機１からみて窓がどちら側であるかがわかったら、受信強度判定部１７は、その窓側に向いていると判断された受光素子６，７，８又は９に対応しているアンテナ２，３，４又は５が受信部１６と接続されるように、スイッチ１１，１２，１３又は１４の何れかひとつを閉じる（ステップＳ５）。
【００２４】
以上説明したＧＰＳ受信機１によれば、ＧＰＳ受信機１が室内にあるときでも、太陽光側、すなわち窓側の方向を判断し、その方向にアンテナの指向特性を向けることができるので、アンテナの受信強度を室内においても高めることができる。
【００２５】
しかも、ユーザが特別な操作を行わずとも、ＧＰＳ受信機１が室内にあるか否かもＧＰＳ受信機１が判断し、室内にあると判断したときはアンテナの受信強度を室内においても高めることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１ ＧＰＳ受信機
２，３，４，５ アンテナ
６，７，８，９ 受光素子
１１，１２，１３，１４ スイッチ
１５ 太陽光方向判定部
１６ 受信部
１７ 受信強度判定部
１８ 位置計算部
１９ ディスプレイ
２１ 筐体
２３ 操作パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星信号を受信する衛星信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１によれば、室内において、概略、衛星の方向によらず、また、窓からの距離によらず、アンテナの指向特性を窓方向に向けた場合、天井や窓と逆方向に向けた場合に比べ、５ｄＢ程度、受信強度が強いことが記載されている。
【０００３】
また、非特許文献１のFigure24によれば、５ｄＢの感度向上が受信可能範囲を拡大するのに効果的であることが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ION GPS/GNSS2003,Space Time Characteristics of the RF Absolute Powerof Indoor GPS Signals（特に、Figure25〜27）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＧＮＳＳ衛星などの衛星信号を受信して現在位置を測位する衛星信号受信装置を室内で使用する場合には、受信可能範囲を拡大するために衛星信号受信装置の高感度化が必要である。この高感度化は、もっぱら信号処理の改善にのみにより図られていて、アンテナに関する工夫により高感度化を図る技術については知られていなかった。
【０００６】
しかしながら、前述の非特許文献１に開示されているように、アンテナの指向特性を窓方向に向けた場合、天井や窓と逆方向に向けた場合に比べ、有意に受信強度が強いことが分かっている。
【０００７】
本発明の目的は、特別な操作を行うことなくアンテナの指向特性を窓方向に向けるようにしてアンテナの受信強度を室内においても高めることができる衛星信号受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、筐体と、アンテナと、前記筐体の外面の互いに異なる位置に設けられた複数個の受光素子と、前記各受光素子でそれぞれ光電変換された信号に基づいて最も太陽光の入射する方向を推定し、その推定結果に応じて前記アンテナの指向特性を変える指向特性可変手段と、前記アンテナで受信した受信信号に基づいて前記受信信号を受信したアンテナの現在位置を計算する現在位置計算手段と、を備えている衛星信号受信装置である。
【０００９】
（２）この場合に、前記各アンテナの前記各受信信号の受信強度に基づいて前記筐体が室内又は室内に準じる場所にあるか否かを判定する受信強度判定手段をさらに備え、前記指向特性可変手段は、前記受信強度判定手段で前記筐体が前記室内又は場所にあると判定したことを条件に、前記各受光素子でそれぞれ光電変換された信号に基づいて最も太陽光の入射する方向を推定し、その推定結果に応じて前記アンテナの指向特性を変える、ようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
（１）の発明によれば、衛星信号受信装置が室内などにあるときでも、太陽光側、すなわち窓側の方向を推定し、その方向にアンテナの指向特性を向けることができるので、アンテナの受信強度を室内においても高めることができる。
【００１１】
（２）の発明によれば、衛星信号受信装置が室内などにあるか否かも推定し、室内にあると推定したときはアンテナの受信強度を室内においても高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機の平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機の機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機が実行する処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態にかかるＧＰＳ受信機の平面図であり、図２は、同機能ブロック図である。
【００１５】
このＧＰＳ受信機１は、本発明の衛星信号受信装置を実施するものであり、その筐体２１には、現在位置を地図中に表示するためのディスプレイ１９と、操作パネル２３とが設けられている。また、この筐体２１上にはＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信する複数、この例では４個のアンテナ２，３，４，５が筐体２１の４方向にそれぞれ設けられている（アンテナ５については筐体２１の背面にあるため、図１には図示されていない）。また、筐体２１内には、各アンテナ２，３，４，５にそれぞれ対応して４個の受光素子６，７，８，９がそれぞれ４方向に設けられている（受光素子９については筐体２１の背面にあるため、図１には図示されていない）。
【００１６】
各アンテナ２，３，４，５と受信部１０との間はそれぞれスイッチ１１，１２，１３，１４を介して接続されている。
【００１７】
太陽光方向判定部１５は、各受光素子６，７，８，９で光電変換した信号を受信し、受光素子６，７，８，９のうちどれが太陽光の来る方向に最も近いかを判定し、この判定に基づいてスイッチ１１，１２，１３，１４のうちのいずれか一つを閉じることにより、アンテナ２，３，４，５のいずれか一つでの衛星の受信信号を選択することで、アンテナの指向特性を変える。
【００１８】
受光素子６，７，８，９は、ＣＣＤカラーイメージセンサであるため、光のＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）成分をそれぞれ検出することができる。太陽光方向判定部１５では、このＲ，Ｇ，Ｂの各光成分があらかじめ定められた所定範囲内の比率になっていれば、当該受光素子で受光した光には太陽光が含まれていると判断することができる。
【００１９】
受信部１６は、アンテナ２，３，４，５のいずれか一つで受信した衛星の受信信号を復調する。位置計算部１８は、当該アンテナ２，３，４又は５の現在位置を計算する。そして、その現在位置を地図上に示してディスプレイ１９上に表示する。
【００２０】
受信強度判定部１７は、スイッチ１１，１２，１３，１４のうちのいずれか１つが閉じられることにより、アンテナ２，３，４，５のうちのいずれかひとつで受信した衛星の受信信号の信号強度を判定し、この受信信号の信号強度が予め定められた基準値より高いか低いかを判定する。この判定の具体的な手段の一例を挙げれば、一定の短時間の受信信号電圧の平均値を予め定められた基準値と比較すればよい。
【００２１】
次に、ＧＰＳ受信機１が実行する処理の内容について図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２２】
まず、ＧＰＳ受信機１の電源が投入されると、デフォルトとしてスイッチ１１が閉じられ、アンテナ２が選択される（ステップＳ１）。そして、その受信信号の信号強度を受信強度判定部１７で判定する（ステップＳ２）。そして、その信号強度が基準値を下回っているときはＧＰＳ受信機１が室内にあると判定することができる。そこで、受信信号の信号強度が基準値を下回っているときは（ステップＳ３のＹ）、太陽光方向判定部１５により、太陽光の来る方向は受光素子６，７，８，９のうちのどちら側の方向であるかを判定する（ステップＳ４）。これは、受光素子６，７，８，９のうちＲ，Ｇ，Ｂの各光成分があらかじめ定められた所定範囲内の比率になっているものがどれであるかを判定すればよい。Ｒ，Ｇ，Ｂの各光成分があらかじめ定められた所定範囲内の比率になっている受光素子６，７，８又は９のある方向が太陽光の来る方向であると判断することができる。Ｒ，Ｇ，Ｂの各光成分があらかじめ定められた所定範囲内の比率になっている受光素子が複数あるときは、そのうちで光強度が最も強いものある方向が太陽光の来る方向であると判断すればよい。
【００２３】
こうして太陽光の来る方向がどちら側の方向であるかがわかれば、ＧＰＳ受信機１が存在している室内で窓がどちら側であるかがわかる。そして、ＧＰＳ受信機１からみて窓がどちら側であるかがわかったら、受信強度判定部１７は、その窓側に向いていると判断された受光素子６，７，８又は９に対応しているアンテナ２，３，４又は５が受信部１６と接続されるように、スイッチ１１，１２，１３又は１４の何れかひとつを閉じる（ステップＳ５）。
【００２４】
以上説明したＧＰＳ受信機１によれば、ＧＰＳ受信機１が室内にあるときでも、太陽光側、すなわち窓側の方向を判断し、その方向にアンテナの指向特性を向けることができるので、アンテナの受信強度を室内においても高めることができる。
【００２５】
しかも、ユーザが特別な操作を行わずとも、ＧＰＳ受信機１が室内にあるか否かもＧＰＳ受信機１が判断し、室内にあると判断したときはアンテナの受信強度を室内においても高めることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１ ＧＰＳ受信機
２，３，４，５ アンテナ
６，７，８，９ 受光素子
１１，１２，１３，１４ スイッチ
１５ 太陽光方向判定部
１６ 受信部
１７ 受信強度判定部
１８ 位置計算部
１９ ディスプレイ
２１ 筐体
２３ 操作パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
アンテナと、
前記筐体の外面の互いに異なる位置に設けられた複数個の受光素子と、
前記各受光素子でそれぞれ光電変換された信号に基づいて最も太陽光の入射する方向を推定し、その推定結果に応じて前記アンテナの指向特性を変える指向特性可変手段と、
前記アンテナで受信した受信信号に基づいて前記受信信号を受信したアンテナの現在位置を計算する現在位置計算手段と、
を備えている衛星信号受信装置。
【請求項２】
前記各アンテナの前記各受信信号の受信強度に基づいて前記筐体が室内又は室内に準じる場所にあるか否かを判定する受信強度判定手段をさらに備え、
前記指向特性可変手段は、前記受信強度判定手段で前記筐体が前記室内又は場所にあると判定したことを条件に、前記各受光素子でそれぞれ光電変換された信号に基づいて最も太陽光の入射する方向を推定し、その推定結果に応じて前記アンテナの指向特性を変える、
請求項１に記載の衛星信号受信装置。
【請求項１】
筐体と、
アンテナと、
前記筐体の外面の互いに異なる位置に設けられた複数個の受光素子と、
前記各受光素子でそれぞれ光電変換された信号に基づいて最も太陽光の入射する方向を推定し、その推定結果に応じて前記アンテナの指向特性を変える指向特性可変手段と、
前記アンテナで受信した受信信号に基づいて前記受信信号を受信したアンテナの現在位置を計算する現在位置計算手段と、
を備えている衛星信号受信装置。
【請求項２】
前記各アンテナの前記各受信信号の受信強度に基づいて前記筐体が室内又は室内に準じる場所にあるか否かを判定する受信強度判定手段をさらに備え、
前記指向特性可変手段は、前記受信強度判定手段で前記筐体が前記室内又は場所にあると判定したことを条件に、前記各受光素子でそれぞれ光電変換された信号に基づいて最も太陽光の入射する方向を推定し、その推定結果に応じて前記アンテナの指向特性を変える、
請求項１に記載の衛星信号受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２１６９２９（Ｐ２０１０−２１６９２９Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２６６９（Ｐ２００９−６２６６９）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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