衛星信号追尾方法、位置算出方法、衛星信号追尾装置及び位置算出装置
【課題】衛星信号追尾用のループフィルターのループバンド幅を適切な値に設定するための新たな手法を提案すること。
【解決手段】携帯型電話機１において、ＩＭＵ６０により移動状況が検出される。また、ホストＣＰＵ３０により、ＩＭＵ６０の想定される最大の検出誤差である想定最大検出誤差が算出される。そして、ベースバンド処理回路部２０の処理部２７により、ＩＭＵ６０の検出結果及び想定最大検出誤差を用いて、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号を追尾するための追尾用ループ回路のループフィルター部のループバンド幅が設定される。
【解決手段】携帯型電話機１において、ＩＭＵ６０により移動状況が検出される。また、ホストＣＰＵ３０により、ＩＭＵ６０の想定される最大の検出誤差である想定最大検出誤差が算出される。そして、ベースバンド処理回路部２０の処理部２７により、ＩＭＵ６０の検出結果及び想定最大検出誤差を用いて、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号を追尾するための追尾用ループ回路のループフィルター部のループバンド幅が設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星信号追尾方法、位置算出方法、衛星信号追尾装置及び位置算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された位置算出装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から位置算出装置までの擬似距離等の情報に基づいて位置算出装置の位置座標と時計誤差とを求める位置算出計算を行う。
【０００３】
ＧＰＳ衛星から送出されるＧＰＳ衛星信号は、ＣＡ（Coarse and Acquisition）コードと呼ばれるＧＰＳ衛星毎に異なる拡散符号で変調されている。位置算出装置は、微弱な受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉するために、受信信号と、ＣＡコードのレプリカであるレプリカコードとの相関演算を行い、その相関値に基づいてＧＰＳ衛星信号を捕捉する。そして、ＧＰＳ衛星信号の捕捉に一旦成功すると、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追尾（トラッキング）する。
【０００４】
ＧＰＳ衛星信号の追尾は、搬送波（キャリア）を追尾するためのキャリア追尾ループ回路や、ＣＡコードの位相を追尾するためのコード追尾ループ回路等で行われる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３２７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ループ回路では、種々の要因により信号にノイズ成分が混在することが知られている。このノイズ成分を除去するため、ループ回路には、ローパスフィルターなどのループフィルターが設けられることが一般的である。
【０００７】
特に、ジッター（信号の時間軸方向のずれ、位相揺らぎや周波数揺らぎ）に対する耐性はループフィルターによってほぼ決定付けられる。ループフィルターのループバンド幅を狭くすれば、ジッターに対する耐性は上がるが、信号成分の一部もカットしてしまうおそれが出てくるために、信号の追従性が悪くなり、極端な場合には捕捉していたＧＰＳ衛星信号を見失うロック外れが起こりやすくなるという問題がある。かといって、ループバンド幅を広くすると、ジッターに対する耐性が下がるため、極端な場合にはロック（ＧＰＳ衛星信号を追尾すること）できない状態に陥る場合がある。
【０００８】
従来は、ループフィルターの設計時に、上記のバランスを考慮してループバンド幅の値を固定的に決定し、ループフィルターを構成していた。しかし、混入するジッターは、サーマルノイズ（熱雑音）やダイナミックストレス（動的応力）といったノイズ成分により変動し得る。特に、ダイナミックストレスは、位置算出装置の移動状況に応じて大きく変動し得る。そのため、固定的なループバンド幅を用いた場合には、ＧＰＳ衛星信号を追尾する追従性が低下する等の問題が生じる場合があった。
【０００９】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、衛星信号追尾用のループフィルターのループバンド幅を適切な値に設定するための新たな手法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するための第１の形態は、移動状況を検出することと、前記検出の誤差を算出することと、前記検出結果及び前記誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定することと、を含む衛星信号追尾方法である。
【００１１】
また、他の形態として、移動状況を検出する検出部と、前記検出部の検出結果及び前記検出部の検出誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定する設定部と、を備えた衛星信号追尾装置を構成してもよい。
【００１２】
この第１の形態等によれば、移動状況を検出する。また、移動状況の検出の誤差を算出する。そして、移動状況の検出結果及び検出誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターのループバンド幅を設定する。
【００１３】
上述したように、ループ回路のジッターは、移動状況に応じて大きく変動し得る。そのため、移動状況の検出結果を用いて追尾用フィルターのループバンド幅を設定することが適切である。しかし、移動状況の検出結果には当然誤差が含まれ得る。そのため、移動状況の検出結果の他に、移動状況の検出誤差も考慮してループバンド幅を設定することで、ループバンド幅を適切な値に設定することができる。
【００１４】
また、第２の形態として、第１の形態の衛星信号追尾方法であって、前記移動状況を検出することは、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーの少なくとも何れかのセンサーを用いて、所与のタイミングで前記何れかのセンサーの出力に対するキャリブレーション処理を実行することを含み、前記誤差を算出することは、前記キャリブレーション処理を実行してからの経過時間を用いて、前記誤差を算出することを含む、衛星信号追尾方法を構成してもよい。
【００１５】
この第２の形態によれば、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーの少なくとも何れかのセンサーを用いて、所与のタイミングで何れかのセンサーの出力に対するキャリブレーション処理を実行する。そして、キャリブレーション処理を実行してからの経過時間を用いて、移動状況の検出の誤差を算出する。キャリブレーション処理を実行することで、移動状況の検出誤差をリセットすることができる。また、キャリブレーション処理を実行してからの経過時間を利用することで、移動状況の検出誤差を簡易に求めることができ、ひいてはループバンド幅の適切な設定に資する。
【００１６】
また、第３の形態として、第１又は第２の形態の衛星信号追尾方法であって、前記ループバンド幅を設定することは、前記衛星信号の受信環境を用いて前記ループバンド幅を設定することを含む、衛星信号追尾方法を構成してもよい。
【００１７】
この第３の形態によれば、衛星信号の受信環境に応じた適切なループバンド幅を設定することができる。
【００１８】
また、第４の形態として、第１〜第３の何れかの形態の衛星信号追尾方法であって、前記ループバンド幅を設定することは、前記追尾用フィルターのフィルター次数を用いて前記ループバンド幅を設定することを含む、衛星信号追尾方法を構成してもよい。
【００１９】
この第４の形態によれば、追尾用フィルターのフィルター次数に応じた適切なループバンド幅を設定することができる。
【００２０】
また、第５の形態として、第１〜第４の何れかの形態の衛星信号追尾方法を行って、前記衛星信号を追尾することと、前記追尾された衛星信号を用いて位置を算出することと、を含む位置算出方法を構成してもよい。
【００２１】
この第５の形態によれば、上述した衛星信号追尾方法により追尾された衛星信号を用いて位置を算出することで、位置算出の正確性を向上させることができる。
【００２２】
また、第７の形態として、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーのうちの少なくとも１つのセンサーと、前記少なくとも１つのセンサーの出力を用いて移動状況を検出する移動状況検出部と、測位用衛星からの衛星信号を追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターと、前記移動状況検出部の検出結果及び前記移動状況検出部の検出誤差を用いて、前記追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定する設定部と、前記追尾用フィルターにより追尾された衛星信号を用いて位置を算出する位置算出部と、を備えた位置算出装置を構成してもよい。
【００２３】
この第７の形態によれば、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーのうちの少なくとも１つのセンサーの出力を用いて、移動状況検出部により移動状況が検出される。そして、測位用衛星からの衛星信号を追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターのループバンド幅が、移動状況検出部の検出結果及び移動状況検出部の検出誤差を用いて設定部により設定される。そして、追尾用フィルターにより追尾された衛星信号を用いて、位置算出部により位置が算出される。このような作用により、上述した形態と同様の効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】携帯型電話機の機能構成の一例を示すブロック図。
【図２】ベースバンド処理回路部の回路構成の一例を示すブロック図。
【図３】ループフィルター部の次数と、ダイナミックストレス算出用物理量との対応関係を示す図。
【図４】サーマルノイズ、ダイナミックストレス及びトータルジッターのループバンド幅特性の一例を示す図。
【図５】メイン処理の流れを示すフローチャート。
【図６】ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。
【図７】キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理の流れを示すフローチャート。
【図８】信号強度判定用テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、衛星信号追尾装置及び位置算出装置を具備した電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合の実施形態について説明する。なお、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでないことは勿論である。
【００２６】
１．機能構成
図１は、本実施形態における携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ５と、ＧＰＳ受信部１０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、操作部４０と、表示部５０と、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）６０と、携帯電話用アンテナ７０と、携帯電話用無線通信回路部８０と、記憶部９０とを備えて構成される。
【００２７】
ＧＰＳアンテナ５は、測位用衛星の一種であるＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信信号をＧＰＳ受信部１０に出力する。ＧＰＳ衛星信号は、拡散符号の一種であるＣＡ（Coarse and Acquisition）コードによって、スペクトラム拡散方式として知られるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＣＡコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号であり、ＧＰＳ衛星毎に異なるものである。
【００２８】
ＧＰＳ受信部１０は、ＧＰＳアンテナ５から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の位置を計測する位置算出回路或いは位置算出装置であり、いわゆるＧＰＳ受信装置に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部１０は、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とを備えて構成される。なお、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００２９】
ＲＦ受信回路部１１は、ＲＦ信号の受信回路である。回路構成としては、例えば、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、デジタル信号を処理する受信回路を構成してもよい。また、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をアナログ信号のまま信号処理し、最終的にＡ／Ｄ変換することでデジタル信号をベースバンド処理回路部２０に出力する構成としてもよい。
【００３０】
後者の場合には、例えば、次のようにＲＦ受信回路部１１を構成することができる。すなわち、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部２０に出力する。
【００３１】
ベースバンド処理回路部２０は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・追尾し、ＧＰＳ衛星信号から取り出した衛星軌道データや時刻データ等に基づいて、所定の位置算出計算を行って携帯型電話機１の位置（位置座標）を算出する機能部である。
【００３２】
ベースバンド処理回路部２０は、受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉する衛星信号捕捉装置であるとともに、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追尾（トラッキング）する衛星信号追尾装置である。また、ＧＰＳ衛星信号を利用した位置／速度算出計算を行って、携帯型電話機１の位置及び速度を算出する。
【００３３】
図２は、ベースバンド処理回路部２０の回路構成の一例を示す図であり、本実施形態に係わる回路ブロックを中心に記載している。ベースバンド処理回路部２０は、キャリア除去部２１と、衛星信号捕捉部２３と、衛星信号追尾部２５と、処理部２７と、記憶部２９とを備えて構成される。
【００３４】
キャリア除去部２１は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信信号から搬送波（キャリア）を除去する回路部であり、例えば、乗算部２１１と、キャリア除去用信号発生部２１３とを備えて構成される。
【００３５】
乗算部２１１は、キャリア除去用信号発生部２１３により生成されたキャリア除去用信号を受信信号に乗算することで受信信号から搬送波を除去し、受信信号に含まれるＣＡコード（受信ＣＡコード）を相関処理部２３１に出力する乗算器である。
【００３６】
キャリア除去用信号発生部２１３は、ＧＰＳ衛星信号のキャリア信号と同一の周波数の信号であるキャリア除去用信号を生成する回路である。ＲＦ受信回路部１１から出力される信号がＩＦ信号である場合には、ＩＦ周波数をキャリア周波数として信号を生成する。何れにしろ、ＲＦ受信回路部１１から出力される信号の周波数と同一の周波数のキャリア除去用信号を生成するための回路である。
【００３７】
以下では、ＲＦ受信回路部１１から出力される信号周波数を「キャリア周波数」又は「搬送波周波数」と呼び、ＲＦ受信回路部１１から出力される信号のキャリア（搬送波）成分の位相を「キャリア位相」と呼んで説明する。
【００３８】
キャリア除去用信号発生部２１３は、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４から出力されるキャリア位相指示信号、及び、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６から出力されるキャリア周波数指示信号に従って、生成する信号の位相及び周波数を調整してキャリア除去用信号を発生させて、乗算部２１１に出力する。
【００３９】
この際、キャリア除去用信号発生部２１３は、ドップラー演算部２７５から出力されるドップラー周波数を加味してキャリア除去用信号を発生させる。ＧＰＳ受信部１０がＧＰＳ衛星信号を受信する際の周波数は、ＧＰＳ衛星の移動や携帯型電話機１の移動により生ずるドップラーの影響等により、ＧＰＳ衛星信号の規定キャリア周波数である１．５７５４２［ＧＨｚ］とは必ずしも一致しない。そのため、規定キャリア周波数にドップラー周波数を加味した周波数のキャリア除去用信号を発生させて、乗算部２１１に出力する。
【００４０】
衛星信号捕捉部２３は、乗算部２１１から出力された搬送波が除去された受信信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉する回路部であり、相関処理部２３１と、レプリカコード発生部２３３とを備えて構成される。
【００４１】
相関処理部２３１は、例えば相関器（コリレーター）を有して構成され、レプリカコード発生部２３３により生成されたレプリカコードと、乗算部２１１から出力された受信ＣＡコードとの相関処理を行う回路部である。相関処理部２３１は、相関積算時間決定部２７１から出力される相関積算時間に亘って相関値を積算し、その積算結果を処理部２７に出力する。
【００４２】
レプリカコード発生部２３３は、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号であるＣＡコードのレプリカコード（ＣＡコードレプリカ）を生成する回路部である。レプリカコード発生部２３３は、コード追尾ループフィルター部２５２から出力されるコード位相指示信号に従って、Ｅａｒｌｙ，Ｐｒｏｍｐｔ，Ｌａｔｅの３種類のレプリカコードを生成する。そして、生成した３種類のレプリカコードを相関処理部２３１に出力する。
【００４３】
本実施形態において、相関処理部２３１は、受信信号のＩＱ成分それぞれに対して、レプリカコード発生部２３３から入力したレプリカコードとの相関処理を行う。Ｉ成分は、受信信号の同相成分（実部）を示し、Ｑ成分は受信信号の直交成分（虚部）を示す。レプリカコード発生部２３３からは、Ｅａｒｌｙ，Ｐｒｏｍｐｔ，Ｌａｔｅの３種類のレプリカコードが出力されるため、相関処理部２３１は、受信信号のＩＱ成分それぞれについて、３種類のレプリカコードとの相関処理を行う。
【００４４】
なお、受信信号のＩＱ成分の分離（ＩＱ分離）を行う回路ブロックについては図示を省略するが、どのように回路ブロックを構成してもよい。例えば、ＲＦ受信回路部１１において受信信号をＩＦ信号にダウンコンバートする際に、位相が９０度異なる局部発振信号を受信信号に乗算することでＩＱ分離を行うこととしてもよい。
【００４５】
衛星信号追尾部２５は、衛星信号捕捉部２３により捕捉されたＧＰＳ衛星信号を追尾する回路部であり、コード位相差算出部２５１と、コード追尾ループフィルター部２５２と、キャリア位相差算出部２５３と、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４と、キャリア周波数差算出部２５５と、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６とを備えて構成される。
【００４６】
コード位相差算出部２５１は、受信ＣＡコードの位相と、レプリカコードの位相との位相差（以下、「コード位相差」と称す。）を算出して出力する位相比較器である。コード位相差算出部２５１は、相関処理部２３１から出力されたＥａｒｌｙコードに対するＩＱ相関値と、Ｌａｔｅコードに対するＩＱ相関値とをそれぞれ用いて、Ｅａｒｌｙコードに対するパワーと、Ｌａｔｅコードに対するパワーとを算出する。そして、算出したパワーを用いて、公知の演算手法に従ってコード位相差を算出し、算出したコード位相差に応じた信号（電圧）を生成して、コード追尾ループフィルター部２５２に出力する。
【００４７】
コード追尾ループフィルター部２５２は、例えばローパスフィルターを有して構成され、通過させる信号の周波数帯域成分を決めるパラメーターであるループバンド幅を可変に設計された、つまりループバンド幅を調整可能に設計されたフィルター回路である。コード追尾ループフィルター部２５２は、ループバンド幅設定部２７３から出力されるループバンド幅に従ってループバンド幅を設定する。つまり、ループバンド幅設定部２７３から出力されるループバンド幅に従ってループバンド幅が変更される。そして、コード位相差算出部２５１から出力されるコード位相差に応じた信号に含まれる高周波成分をカットしてレプリカコード発生部２３３に出力する。コード追尾ループフィルター部２５２のループバンド幅を、適宜「コード追尾ループバンド幅」として図示・説明する。
【００４８】
相関処理部２３１→コード位相差算出部２５１→コード追尾ループフィルター部２５２→レプリカコード発生部２３３→相関処理部２３１の閉回路によって、遅延ロックループ（ＤＬＬ（Delay Locked Loop））として知られるコード位相を追尾するためのループ回路が形成される。
【００４９】
キャリア位相差算出部２５３は、受信信号のキャリア成分の位相と、キャリア除去用信号発生部２１３により生成されたキャリア除去用信号の位相との位相差（以下、「キャリア位相差」と称す。）を算出して出力する位相比較器である。キャリア位相差算出部２５３は、相関処理部２３１から出力されたＥａｒｌｙ、Ｐｒｏｍｐｔ、Ｌａｔｅそれぞれのコードに対するＩＱ相関値を用いて、公知の演算手法に従ってキャリア位相差を算出する。そして、算出したキャリア位相差に応じた信号（電圧）を生成して、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４に出力する。
【００５０】
キャリア位相追尾ループフィルター部２５４は、ループバンド幅設定部２７３から出力されるキャリア位相追尾ループバンド幅に従ってループバンド幅を設定する。そして、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４は、コード追尾ループフィルター部２５２と同様に、キャリア位相差算出部２５３から出力されたキャリア位相差に応じた信号に混入される高周波成分をカットしてキャリア除去用信号発生部２１３に出力する。キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅を、適宜「キャリア位相追尾ループバンド幅」として図示・説明する。
【００５１】
乗算部２１１→相関処理部２３１→キャリア位相差算出部２５３→キャリア位相追尾ループフィルター部２５４→キャリア除去用信号発生部２１３→乗算部２１１の閉回路によって、位相ロックループ（ＰＬＬ（Phase Locked Loop））として知られるキャリア位相を追尾するためのループ回路が形成される。
【００５２】
キャリア周波数差算出部２５５は、キャリア周波数と、キャリア除去用信号発生部２１３により生成されたキャリア除去用信号の周波数との周波数差（以下、「キャリア周波数差」と称す。）を算出して出力する周波数比較器である。キャリア周波数差算出部２５５は、相関処理部２３１から出力されたＥａｒｌｙ、Ｐｒｏｍｐｔ、Ｌａｔｅそれぞれのコードに対するＩＱ相関値を用いて、公知の演算手法に従ってキャリア周波数差を算出する。そして、算出したキャリア周波数差に応じた信号（電圧）を生成して、キャリア周波数追尾ループフィルター２５６に出力する。
【００５３】
キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６は、ループバンド幅設定部２７３から出力されるキャリア周波数追尾ループバンド幅に従ってループバンド幅を設定する。そして、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６は、コード追尾ループフィルター部２５２と同様に、キャリア周波数差算出部２５５から出力されたキャリア周波数差に応じた信号に含まれる高周波成分をカットしてキャリア除去用信号発生部２１３に出力する。キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅を、適宜「キャリア周波数追尾ループバンド幅」として図示・説明する。
【００５４】
乗算部２１１→相関処理部２３１→キャリア周波数差算出部２５５→キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６→キャリア除去用信号発生部２１３→乗算部２１１の閉回路によって、周波数ロックループ（ＦＬＬ（Frequency Locked Loop））として知られるキャリア周波数を追尾するためのループ回路が形成される。
【００５５】
処理部２７は、ベースバンド処理回路部２０の各機能部を統括的に制御する制御装置であり、例えばＣＰＵ等のプロセッサーを有して構成される。処理部２７は、機能部として、相関積算時間決定部２７１と、ループバンド幅設定部２７３と、ドップラー演算部２７５と、位置／速度算出部２７７とを有する。
【００５６】
相関積算時間決定部２７１は、相関処理部２３１が相関値の積算処理を行う際の積算時間（相関積算時間）を決定する決定部であり、決定した相関積算時間を相関処理部２３１に出力する。
【００５７】
ループバンド幅設定部２７３は、衛星信号追尾部２５に含まれる各ループフィルター部のループバンド幅を個別に設定する設定部であり、設定したループバンド幅を対応するループフィルター部に出力する。
【００５８】
ドップラー演算部２７５は、携帯型電話機１の速度とＧＰＳ衛星の速度とを用いて、ＧＰＳ衛星及び携帯型電話機１の移動により生ずるドップラー周波数を演算する演算部であり、演算したドップラー周波数をキャリア除去用信号発生部２１３に出力する。
【００５９】
位置／速度算出部２７７は、衛星信号捕捉部２３により捕捉された、或いは、衛星信号追尾部２５により追尾されているＧＰＳ衛星信号を利用して、公知の位置／速度算出計算を行って携帯型電話機１の位置及び速度を算出する算出部である。位置／速度算出部２７７は、算出した位置及び速度をホストＣＰＵ３０に出力する。
【００６０】
記憶部２９は、ＲＯＭやフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置によって構成され、ベースバンド処理回路部２０のシステムプログラムや、ループバンド幅設定機能、位置／速度算出機能等を実現するための各種プログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。
【００６１】
図１の機能ブロックに戻って、ホストＣＰＵ３０は、記憶部９０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサーである。ホストＣＰＵ３０は、ベースバンド処理回路部２０から出力された位置座標をもとに、表示部５０に現在位置を指し示した地図を表示させたり、その位置座標を各種のアプリケーション処理に利用する。
【００６２】
操作部４０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ３０に出力する。この操作部４０の操作により、通話要求やメール送受信要求、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。
【００６３】
表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ３０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部５０には、位置表示画面や時刻情報等が表示される。
【００６４】
ＩＭＵ６０は、例えば、加速度センサー６１や及びジャイロセンサー６３を備え、予めセンサーに対応付けて定められたセンサー座標系の直交３軸それぞれの軸方向の加速度及び各軸の軸回りの角速度を検出可能に構成される。なお、加速度センサー６１及びジャイロセンサー６３は、それぞれが独立したセンサーであってもよいし、一体型のセンサーであってもよい。
【００６５】
携帯電話用アンテナ７０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【００６６】
携帯電話用無線通信回路部８０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【００６７】
記憶部９０は、ホストＣＰＵ３０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ＩＭＵ６０のキャリブレーション機能等を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶する記憶装置である。
【００６８】
２．ループバンド幅設定の原理
次に、ベースバンド処理回路部２０において、処理部２７のループバンド幅設定部２７３が実行するループバンド幅設定の原理について説明する。
【００６９】
（１）キャリア位相追尾ループフィルター部のループバンド幅の設定
先ず、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅の設定の原理について説明する。キャリア位相追尾ループ回路においてキャリア位相を追尾する際に問題となるのは、追尾しようとするキャリア位相に含まれ得る誤差の存在である。このキャリア位相誤差の主要因は、サーマルノイズとダイナミックストレスと呼ばれるノイズ成分である。
【００７０】
サーマルノイズは、熱雑音として知られるノイズ成分であり、キャリア位相追尾ループ回路内の信号に混在する全周波数帯域に分布する雑音である。また、ダイナミックストレスは、動的応力として知られる動的な信号の揺らぎであり、ＧＰＳ衛星及びＧＰＳ受信装置の移動により、ＧＰＳ受信装置とＧＰＳ衛星間の擬似距離が変化することに起因して生ずる位相揺らぎである。
【００７１】
具体的に説明するために、キャリア位相追尾ループ回路におけるキャリア位相揺らぎを定式化する。ここでは、角度換算（ｄｅｇ）でキャリア位相揺らぎを定式化する。キャリア位相追尾ループにおけるキャリア位相揺らぎの総量であるトータルジッター「σPLL」は、次式（１）で与えられる。
【数１】
【００７２】
式（１）において、「σtPLL」はサーマルノイズを示しており、「θen」はダイナミックストレスを示している。また、「σv」、「θA」は、それぞれ振動によるキャリア位相揺らぎ、アラン分散によるキャリア位相揺らぎを示しているが、これらは無視できるほど微小な値であるため、本実施形態では考慮しないこととする。
【００７３】
また、サーマルノイズ「σtPLL」は、次式（２）で与えられる。
【数２】
【００７４】
式（２）において、「ＢPLL」はキャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅である。また、「Ｓ」はＣ／Ｎ比として表される受信信号の信号強度であり、「Ｔ」は相関積算時間である。式（２）より、サーマルノイズ「σtPLL」は、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅「ＢPLL」と、受信信号の信号強度「Ｓ」と、相関積算時間「Ｔ」とに依存する値であることがわかる。
【００７５】
また、キャリア位相追尾ループ回路におけるダイナミックストレス「θen」は、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４の次数（ループフィルターの次数）に応じて異なる式で定式化される。具体的には、１次〜３次のループフィルターの次数それぞれに対して、ダイナミックストレス「θe1」〜「θe3」は、次式（３）〜（５）で与えられる。
【数３】
【数４】
【数５】
【００７６】
式（３）〜（５）において、「Ｒ」はＧＰＳ受信装置とＧＰＳ衛星との間の擬似距離である。「ｄＲ／ｄｔ」は、ＧＰＳ受信装置からＧＰＳ衛星に向かう視線方向に対するＧＰＳ受信装置の速度（真の速度）であり、「ｄＲ2／ｄｔ2」は、視線方向に対するＧＰＳ受信装置の加速度（真の加速度）であり、「ｄＲ3／ｄｔ3」は、視線方向に対するＧＰＳ受信装置の躍度（＝加加速度）（真の躍度）である。また、「α」、「β」、「γ」は、フィルターの次数によって異なる定数である。
【００７７】
式（３）〜（５）を見ると、ダイナミックストレス「θen」は、ループフィルターの次数に応じて、ＧＰＳ受信装置の速度「ｄＲ／ｄｔ」、加速度「ｄＲ2／ｄｔ2」及び躍度「ｄＲ3／ｄｔ3」の視線方向成分にそれぞれ依存することがわかる。また、フィルターの次数に関わらず、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅「ＢPLL」にも依存することがわかる。
【００７８】
処理部２７のループバンド幅設定部２７３は、所定の設定タイミングで、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅を設定する。このループバンド幅の設定は、例えば、定期的なタイミング（例えば１日に１回）や、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が変化したタイミング、一定以上の温度変化（例えば５℃以上の温度変化）が生じたタイミング、などに実行することにすれば好適である。一定以上の温度変化が生じたタイミングとする場合には、温度センサーを更に備えることとする。
【００７９】
ループバンド幅設定部２７３は、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅の設定タイミングにおいて、衛星信号捕捉部２３が捕捉しているＧＰＳ衛星信号の信号強度「Ｓ」を計測して取得するとともに、相関積算時間決定部２７１から相関積算時間「Ｔ」を取得する。そして、取得した信号強度「Ｓ」及び相関積算時間「Ｔ」を用いて、式（２）に従ってサーマルノイズのループバンド幅特性「σtPLL（ＢPLL）」を求める。ループバンド幅特性とは、ループバンド幅の変化によって、キャリア位相の揺らぎがどのように変化するかを示す特性である。
【００８０】
他方で、ループバンド幅設定部２７３は、当該設定タイミングにおいて、ダイナミックストレスを算出するために用いられる物理量（以下、「ダイナミックストレス算出用物理量」と称す。）のセンサー検出値と、当該ダイナミックストレス算出用物理量のセンサー検出値に含まれ得る最大の検出誤差（以下、「想定最大検出誤差」と称す。）とを、ホストＣＰＵ３０から取得する。そして、これらの値を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求める。
【００８１】
図３は、ループフィルター部の次数と、ダイナミックストレス算出用物理量との対応関係を示す図である。ループフィルター部の次数が「１次」であれば、視線方向に対する速度（センサー出力から計算した速度）及び想定最大速度誤差を用いて、式（３）に従ってダイナミックストレスのループバンド幅特性「θe1（ＢPLL）」を求める。ループフィルター部の次数が「２次」であれば、視線方向に対する加速度（センサー出力から計算した加速度）及び想定最大加速度誤差を用いて、式（４）に従ってダイナミックストレスのループバンド幅特性「θe2（ＢPLL）」を求める。また、ループフィルター部の次数が「３次」であれば、視線方向に対する躍度（センサー出力から計算した躍度）及び想定最大躍度誤差を用いて、式（５）に従ってダイナミックストレスのループバンド幅特性「θe3（ＢPLL）」を求める。
【００８２】
より具体的には、式（３）〜（５）のそれぞれにおいて、「速度のセンサー検出値の視線方向成分＋想定最大速度誤差の視線方向成分」を「ｄＲ／ｄｔ」として、「加速度のセンサー検出値の視線方向成分＋想定最大加速度誤差の視線方向成分」を「ｄＲ2／ｄｔ2」として、「躍度のセンサー検出値の視線方向成分＋想定最大躍度誤差の視線方向成分」を「ｄＲ3／ｄｔ3」として、ダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求める。
【００８３】
本実施形態における大きな特徴の１つは、式（３）〜式（５）において、単純にＧＰＳ受信装置の速度、加速度及び躍度のセンサー検出値を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求めるのではなく、速度、加速度及び躍度のセンサー検出値の想定最大検出誤差を加味（考慮）して、ダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求めることにした点にある。
【００８４】
式（３）〜式（５）によれば、ダイナミックストレス算出用物理量の真値を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性を求めるべきであるが、真値は不明である。そのため、従来は、ダイナミックストレス算出用物理量のセンサー検出値を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性を求める等していた。本実施形態では、さらにセンサー検出値に含まれ得る最大の検出誤差をも加味してダイナミックストレスのループバンド幅特性を求めることにした点が、従来とは異なる大きな特徴となっている。
【００８５】
サーマルノイズのループバンド幅特性「σtPLL（ＢPLL）」と、ダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」とが求まれば、式（１）に従って、トータルジッターのループバンド幅特性「σPLL（ＢPLL）」を求めることができる。そして、このようにして求めたループバンド幅特性「σPLL（ＢPLL）」に基づいて、ループバンド幅「ＢPLL」を最適化する。
【００８６】
本願発明者は、サーマルノイズ、ダイナミックストレス及びトータルジッターのループバンド幅特性を調べる実験を行った。具体的には、ＧＰＳ衛星信号の受信環境やＧＰＳ受信装置の移動状況を変化させながら、サーマルノイズ「σtPLL」、ダイナミックストレス「θen」及びトータルジッター「σPLL」が、ループバンド幅「ＢPLL」の大きさに応じてどのように変化するかを調べた。
【００８７】
図４は、その実験結果の一例を示す図である。キャリア位相追尾ループフィルター部２５４の次数を「２次」として、受信信号の信号強度を２３［ｄＢ−Ｈｚ］、想定最大加速度誤差を±０．１［ｍ／ｓ2］、相関積算時間を２０［ｍｓ］として実験を行った。図４において、横軸はキャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」、縦軸はサーマルノイズ「σtPLL」、ダイナミックストレス「θe2」及びトータルジッター「σPLL」を示している。サーマルノイズ「σtPLL」を点線で示し、ダイナミックストレス「θe2」を一点鎖線で示し、トータルジッター「σPLL」を実線で示している。
【００８８】
この図を見ると、サーマルノイズ「σtPLL」は、キャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」が大きくなるにつれて増加する傾向がある。一方、ダイナミックストレス「θe2」は、キャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」が大きくなるにつれて減少する傾向がある。そして、これらを合算することで得られるトータルジッター「σPLL」は、あるループバンド幅「ＢPLL」において最小となり、当該ループバンド幅「ＢPLL」から離れるにつれて増加する傾向がある。
【００８９】
トータルジッター「σPLL」は、コード位相追尾ループ回路におけるキャリア位相の揺らぎの大きさを表しているため、トータルジッター「σPLL」は小さい方がよい。従って、本実施形態では、トータルジッター「σPLL」を最小とするようにループバンド幅「ＢPLL」を最適化することにする。
【００９０】
式（１）より、トータルジッター「σPLL」は、主として、サーマルノイズ「σtPLL」とダイナミックストレス「θen」との和で表されるが、キャリア位相追尾ループ回路においてキャリア位相の追尾が適切に行われるようにするためには、トータルジッター「σPLL」を所定の閾値（例えば１５［ｄｅｇ］）以下とする必要がある。
【００９１】
上述したように、ダイナミックストレス「θen」のループバンド幅特性は、ループフィルターの次数に応じて、速度、加速度及び躍度の想定最大検出誤差をそれぞれ加味して求められる。想定最大検出誤差は、ある期間において想定されるダイナミックストレス算出用物理量の最大の検出誤差である。当該期間において実際に検出されるダイナミックストレス算出用物理量の検出誤差は、想定最大検出誤差よりも小さな値となることが期待される。そうであるのに、実際の検出誤差を用いるのではなく、想定最大検出誤差を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性を求めることにしたのは、ダイナミックストレスを大きめに見積もっておくことで、サーマルノイズ「σtPLL」がある程度増加してもよいように余裕を持たせるためである。
【００９２】
より具体的には、キャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」を固定した場合には、想定最大検出誤差を用いて求められるダイナミックストレス「θen」は、実際の検出誤差を用いて求められるダイナミックストレス「θen」よりも大きくなる。図４では、想定最大検出誤差を用いて求めたダイナミックストレスを一点鎖線で示しているが、実際の検出誤差は想定最大検出誤差よりも小さくなることが期待されるため、ダイナミックストレスを示す一点鎖線は左方向にシフトすることが予想される。
【００９３】
上述したように、トータルジッターが所定の閾値以下であれば問題はない。従って、ダイナミックストレスが小さくなるということは、同一のループバンド幅に対して、より大きなサーマルノイズが許容されるということである。すなわち、図４において、ダイナミックストレスを示す一点鎖線が左方向にシフトすると、サーマルノイズを示す点線は上方向にシフトすることが許容されることになる。
【００９４】
式（２）によれば、受信信号の信号強度が小さいほど（信号が弱いほど）、サーマルノイズは大きくなる。従って、図４において、サーマルノイズの点線が上方向にシフトすることが許容されるということは、同一のループバンド幅に対して、受信信号の信号強度が小さくなることが許容されることを意味する。
【００９５】
このように、想定最大検出誤差を用いてループバンド幅を最適化し、サーマルノイズの増加にある程度の余裕を持たせたことで、ＧＰＳ衛星信号の追尾中に受信環境がインドア環境などの弱電界環境に変化したような場合であっても、ロック外れの発生を起こりにくくし、追尾の継続性を向上させることができる。
【００９６】
なお、上述したように、トータルジッター「σPLL」が所定の閾値（例えば１５［ｄｅｇ］）以下であれば、キャリア位相の追尾が適切に行われることがわかっている。そのため、本実施形態のようにトータルジッター「σPLL」を最小とするようにループバンド幅「ＢPLL」を設定することに限らず、トータルジッター「σPLL」を閾値以下の所定値（例えば、最小値よりも少し大きな値）とするようにループバンド幅「ＢPLL」を設定することとしてもよい。
【００９７】
（２）キャリア周波数追尾ループフィルター部のループバンド幅の設定
キャリア周波数追尾ループにおいてキャリア周波数を追尾する際に問題となるのは、追尾しようとするキャリア周波数に含まれ得る誤差の存在である。このキャリア周波数誤差の主要因は、やはりサーマルノイズ及びダイナミックストレスである。
【００９８】
具体的に説明するために、キャリア周波数追尾ループ回路におけるキャリア周波数揺らぎを定式化する。ここでは、周波数換算（Ｈｚ）でキャリア周波数揺らぎを定式化する。キャリア周波数追尾ループにおけるサーマルノイズ「σtFLL」は、次式（６）で与えられる。
【数６】
【００９９】
式（６）において、「ＢFLL」はキャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅であり、「Ｆ」は定数である。式（６）より、キャリア周波数追尾ループにおけるサーマルノイズ「σtFLL」も、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅「ＢFLL」と、受信信号の信号強度「Ｓ」と、相関積算時間「Ｔ」とに依存することがわかる。
【０１００】
また、キャリア周波数追尾ループにおけるダイナミックストレス「ｆe」は、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６の次数に応じて異なる式で定式化される。具体的には、ｎ次のキャリア周波数追尾ループフィルター部２５６について、ダイナミックストレス「ｆen」は、次式（７）で与えられる。
【数７】
但し、「λ」は定数であり、「Ｒ」は擬似距離である。
【０１０１】
そして、キャリア周波数追尾ループにおけるトータルジッター「σFLL」は、次式（８）で与えられる。
【数８】
【０１０２】
キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅の設定も、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４の場合と同様に考えることができる。すなわち、式（６）から求められるサーマルノイズのループバンド幅特性「σtFLL（ＢFLL）」と、式（７）から求められるダイナミックストレスのループバンド幅特性「ｆen（ＢFLL）」とを用いて、式（８）に従ってトータルジッターのループバンド幅特性「σFLL（ＢFLL）」を求める。そして、トータルジッター「σFLL」が最小となるように、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅「ＢFLL」を最適化する。
【０１０３】
（３）コード追尾ループフィルター部のループバンド幅の設定
コード追尾ループ回路においてコード位相を追尾する際に問題となるのは、追尾しようとするコード位相に含まれ得る誤差の存在である。このコード位相誤差の主要因は、やはりサーマルノイズとダイナミックストレスである。
【０１０４】
具体的に説明するために、コード追尾ループ回路におけるコード位相揺らぎを定式化する。ここでは、ＣＡコードのチップ換算（ｃｈｉｐｓ）換算でコード位相揺らぎを定式化する。コード追尾ループ回路におけるサーマルノイズ「σtDLL」は、次式（９）で与えられる。
【数９】
【０１０５】
式（９）において、「ＢDLL」はコード追尾ループバンド幅であり、「Ｆ1」,「Ｆ2」は相関係数である。また、「ｄ」はＥａｒｌｙコード，Ｐｒｏｍｐｔコード，Ｌａｔｅコードの位相差（スペーシング）である。式（９）より、コード追尾ループにおけるサーマルノイズ「σtDLL」も、コード追尾ループバンド幅「ＢDLL」と、受信信号の信号強度「Ｓ」と、相関積算時間「Ｔ」とに依存することがわかる。
【０１０６】
また、コード追尾ループ回路におけるダイナミックストレス「Ｄe」は、コード追尾ループフィルター部２５２の次数に応じて異なる式で定式化される。具体的には、ｎ次のコード追尾ループフィルター部２５２について、ダイナミックストレス「Ｄen」は、次式（１０）で与えられる。
【数１０】
但し、「η」は定数であり、「Ｒ」は擬似距離である。
【０１０７】
そして、コード追尾ループにおけるトータルジッター「σDLL」は、次式（１１）で与えられる。
【数１１】
【０１０８】
コード追尾ループフィルター部２５２のループバンド幅の設定も、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４の場合と同様に考えることができる。すなわち、式（９）から求められるサーマルノイズのループバンド幅特性「σtDLL（ＢDLL）」と、式（１０）から求められるダイナミックストレスのループバンド幅特性「Ｄen（ＢDLL）」とを用いて、式（１１）に従ってトータルジッターのループバンド幅特性「σDLL（ＢDLL）」を求める。そして、トータルジッター「σDLL」が最小となるように、コード追尾ループフィルター部２５２のループバンド幅「ＢDLL」を最適化する。
【０１０９】
３．データ構成
（１）記憶部９０のデータ構成
図１に示すように、携帯型電話機１の記憶部９０には、ホストＣＰＵ３０により読み出され、メイン処理（図５参照）として実行されるメインプログラム９１１と、センサーデータ９２１と、キャリブレーション時刻９２２と、キャリブレーション時検出誤差９２３と、ダイナミックストレス算出用物理量９２５と、想定最大検出誤差９２７とが記憶される。また、メインプログラム９１１には、キャリブレーション処理として実行されるキャリブレーションプログラム９１２がサブルーチンとして含まれている。
【０１１０】
メイン処理では、ホストＣＰＵ３０は、携帯型電話機１の本来的な機能である通話機能やメール送受信機能、インターネット機能等を実現するための処理を行う。また、ＩＭＵ６０のキャリブレーション処理を行い、キャリブレーション処理を行ってからの経過時間に基づいて想定最大検出誤差９２７を算出し、ダイナミックストレス算出用物理量９２５と併せてベースバンド処理回路部２０に出力する。メイン処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【０１１１】
また、キャリブレーション処理とは、ホストＣＰＵ３０が、例えばＩＭＵ６０を構成する加速度センサー６１及びジャイロセンサー６３のバイアスやスケールファクターといった誤差パラメーターの値を算出し、加速度センサー６１やジャイロセンサー６３からのセンサー出力を、算出した誤差パラメーターの値を用いて補正する処理を行って、ＩＭＵ６０の較正を行う処理である。
【０１１２】
センサーデータ９２１は、ＩＭＵ６０を構成する加速度センサー６１及びジャイロセンサー６３によってそれぞれ検出された加速度及び角速度が時系列に記憶されたデータであり、ＩＭＵ６０から検出結果が出力される毎に随時更新される。
【０１１３】
キャリブレーション時刻９２２は、ＩＭＵ６０のキャリブレーション処理がホストＣＰＵ３０により最後に実行された時刻である。キャリブレーション時検出誤差９２３は、キャリブレーション時刻９２２におけるダイナミックストレス算出用物理量の検出誤差である。
【０１１４】
ダイナミックストレス算出用物理量９２５は、ダイナミックストレスを算出するために用いられる物理量である。図３を用いて説明したように、衛星信号追尾部２５に含まれるループフィルター部の次数が「１次」の場合は「速度」が、「２次」の場合は「加速度」が、「３次」の場合は「躍度」がそれぞれダイナミックストレス算出用物理量となる。
【０１１５】
想定最大検出誤差９２７は、キャリブレーション時刻９２２からの経過時間に基づいて算出されるダイナミックストレス算出用物理量の検出誤差であって、想定される最大の検出誤差である。
【０１１６】
（２）記憶部２９のデータ構成
図２に示すように、ベースバンド処理回路部２０の記憶部２９には、処理部２７により読み出され、ベースバンド処理（図６参照）として実行されるベースバンド処理プログラム２９１と、衛星軌道データ２９３と、ダイナミックストレス算出用物理量２９５と、想定最大検出誤差２９７とが記憶される。
【０１１７】
また、ベースバンド処理プログラム２９１には、コード追尾ループフィルターのループバンド幅設定処理として実行されるコード追尾ループバンド幅設定プログラム２９１１と、キャリア位相追尾ループフィルターのループバンド幅設定処理（図７参照）として実行されるキャリア位相追尾ループバンド幅設定プログラム２９１３と、キャリア周波数追尾ループフィルターのループバンド幅設定処理として実行されるキャリア周波数追尾ループバンド幅設定プログラム２９１５とがサブルーチンとして含まれている。
【０１１８】
衛星軌道データ２９３は、全てのＧＰＳ衛星の概略の衛星軌道情報を記憶したアルマナックや、各ＧＰＳ衛星それぞれについて詳細な衛星軌道情報を記憶したエフェメリス等のデータである。衛星軌道データ２９３は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号をデコードすることで取得したり、携帯型電話機１の基地局やアシストサーバーから取得する。
【０１１９】
ダイナミックストレス算出用物理量２９５及び想定最大検出誤差２９７は、記憶部９０に記憶されるダイナミックストレス算出用物理量９２５及び想定最大検出誤差９２７それぞれと同一のデータである。
【０１２０】
４．処理の流れ
（１）ホストＣＰＵ３０の処理
図５は、記憶部９０に記憶されているメインプログラム９１１がホストＣＰＵ３０により読み出されて実行されることで、携帯型電話機１において実行されるメイン処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２１】
最初に、ホストＣＰＵ３０は、操作部４０を介してユーザーによりなされた指示操作を判定し（ステップＡ１）、指示操作が通話指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；通話指示操作）、通話処理を行う（ステップＡ３）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部８０に基地局との間の基地局通信を行わせ、携帯型電話機１と他機との間の通話を実現する。
【０１２２】
また、ステップＡ１において指示操作がメール送受信指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；メール送受信指示操作）、ホストＣＰＵ３０は、メール送受信処理を行う（ステップＡ５）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部８０に基地局通信を行わせ、携帯型電話機１と他機との間のメールの送受信を実現する。
【０１２３】
また、ステップＡ１において指示操作が位置／速度算出指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；位置／速度算出指示操作）、ホストＣＰＵ３０は、記憶部９０に記憶されているダイナミックストレス算出用物理量９２５及び想定最大検出誤差９２７を、ベースバンド処理回路部２０の処理部２７に出力する（ステップＡ７）。
【０１２４】
そして、ホストＣＰＵ３０は、処理部２７に位置／速度算出計算を実行させる位置／速度算出制御処理を行う（ステップＡ９）。そして、ホストＣＰＵ３０は、算出された位置及び速度を処理部２７から取得し、取得した位置及び速度を表示部５０に出力して表示させる（ステップＡ１１）。
【０１２５】
ステップＡ３〜Ａ１１の処理の後、ホストＣＰＵ３０は、キャリブレーション処理の実行タイミングであるか否かを判定する（ステップＡ１３）。キャリブレーションの実行タイミングは、任意のタイミングを設定可能である。
【０１２６】
例えば、携帯型電話機１の電源ＯＮからの経過時間、或いは、キャリブレーション処理を前回実行してからの経過時間が所定時間（例えば１時間）に達したタイミングとしてもよいし、携帯型電話機１の電源ＯＮ時の温度、或いは、キャリブレーション処理を前回実行したときの温度から所定温度（例えば５℃）以上の温度変化が検出されたタイミングとしてもよい。後者の場合には温度センサーを更に備えることとする。また、ユーザーによりキャリブレーション処理の実行指示操作がなされたタイミングとしてもよい。
【０１２７】
そして、まだ実行タイミングではないと判定した場合は（ステップＡ１３；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ３０は、ステップＡ１７へと処理を移行する。また、実行タイミングであると判定した場合は（ステップＡ１３；Ｙｅｓ）、記憶部９０のキャリブレーションプログラム９１２を読み出して実行することで、キャリブレーション処理を行う（ステップＡ１５）。
【０１２８】
キャリブレーション処理は、例えば公知の手法に従って、ＩＭＵ６０の各センサーのバイアスやスケールファクターといった誤差パラメーターの値を求めることにより行う。バイアスとは、定常的に付加される誤差値を意味し、スケールファクターとは、センサーの感度、すなわち計測すべき入力値の変化に対する出力値の変化の割合を意味する。
【０１２９】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、記憶部９０に記憶されているセンサーデータ９２１に基づいて、ダイナミックストレス算出用物理量９２５を算出し、記憶部９０を更新する（ステップＡ１７）。そして、記憶部９０に記憶されているキャリブレーション時刻９２２及びキャリブレーション時検出誤差９２３に基づいて、想定最大検出誤差９２７を算出し、記憶部９０を更新する（ステップＡ１９）。
【０１３０】
具体的には、キャリブレーション時検出誤差９２３を「ＥC」とした場合に、想定最大検出誤差９２７である「ＥMAX」を、例えば次式（１２）に従って算出する。
【数１２】
【０１３１】
式（１２）において、「ｋ」はキャリブレーション時刻からの経過時間「Δｔ」と正の相関を有する係数である。すなわち、経過時間「Δｔ」が大きいほど係数「ｋ」は大きくなり、算出される想定最大検出誤差「ＥMAX」も大きくなる。なお、式（１２）は想定最大検出誤差の演算式の一例であり、他の演算式を用いて想定最大検出誤差を算出することとしてもよい。キャリブレーション時刻からの経過時間「Δｔ」が大きくなるほど、想定最大検出誤差「ＥMAX」が大きくなるような演算式を定めておけばよい。
【０１３２】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、操作部４０を介してユーザーにより電源切断指示操作がなされたか否かを判定し（ステップＡ２１）、なされなかったと判定した場合は（ステップＡ２１；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、なされたと判定した場合は（ステップＡ２１；Ｙｅｓ）、メイン処理を終了する。
【０１３３】
（２）処理部２７の処理
図６は、記憶部２９に記憶されているベースバンド処理プログラム２９１が処理部２７により読み出されて実行されることで、ベースバンド処理回路部２０において実行されるベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３４】
最初に、処理部２７は、捕捉対象衛星判定処理を行う（ステップＢ１）。具体的には、不図示の時計部で計時されている現在時刻において、所与の基準位置の天空に位置するＧＰＳ衛星を、記憶部２９の衛星軌道データ２９３を用いて判定して、捕捉対象衛星とする。基準位置は、例えば、電源投入後の初回の位置算出の場合は、いわゆるサーバーアシストによってアシストサーバーから取得した位置とし、２回目以降の位置算出の場合は、最新の算出位置とする等の方法で設定できる。
【０１３５】
次いで、処理部２７は、ステップＢ１で判定した各捕捉対象衛星について、ループＡの処理を実行する（ステップＢ３〜Ｂ２７）。ループＡの処理では、処理部２７は、当該捕捉対象衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度を計測する（ステップＢ５）。そして、相関積算時間決定部２７１は、相関処理部２３１が当該捕捉対象衛星から受信したＧＰＳ衛星信号に対して相関積算処理を行う際の相関積算時間を決定する（ステップＢ７）。
【０１３６】
相関積算時間の決定は、種々の方法により実現することができる。例えば、ステップＢ５で計測したＧＰＳ衛星信号の信号強度に基づいて決定することとしてもよい。信号強度が弱いほど、長い時間に亘って相関値を積算しなければ、相関値のピークの検出が困難である。そのため、信号強度が弱くなるほど相関積算時間を長くすることが好適である。例えば、信号強度が所定の低信号強度条件（例えば、信号強度≦低信号強度閾値）を満たす場合は、相関積算時間を「２０ミリ秒」とし、低信号強度条件を満たさない場合には、相関積算時間を「１０ミリ秒」とするなどが考えられる。
【０１３７】
また、ＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定し、判定した受信環境に基づいて相関積算時間を決定してもよい。例えば、受信環境が「屋内環境（インドア環境）」である場合は、相関積算時間を「２０ミリ秒」とし、「屋外環境（アウトドア環境）」である場合は、相関積算時間を「１０ミリ秒」とするなどが考えられる。
【０１３８】
その後、処理部２７は、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号を衛星信号追尾部２５が追尾中であるか否かを判定し（ステップＢ９）、追尾中であると判定した場合は（ステップＢ９；Ｙｅｓ）、ステップＢ１３へと処理を移行する。また、追尾中ではないと判定した場合は（ステップＢ９；Ｎｏ）、処理部２７は、衛星信号捕捉処理を行い、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号を衛星信号捕捉部２３に捕捉させる（ステップＢ１１）。
【０１３９】
次いで、処理部２７は、ループバンド幅設定実行条件が成立したか否かを判定し（ステップＢ１３）、成立していないと判定した場合は（ステップＢ１３；Ｎｏ）、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。また、ループバンド幅設定実行条件が成立したと判定した場合は（ステップＢ１３；Ｙｅｓ）、処理部２７は、記憶部２９に記憶されているキャリア位相追尾ループバンド幅設定プログラム２９１３を読み出して実行することで、キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理を行う（ステップＢ１５）。
【０１４０】
図７は、キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ループバンド幅設定部２７３は、記憶部２９に記憶されているダイナミックストレス算出用物理量２９５の視線方向成分を算出する（ステップＣ１）。また、記憶部２９に記憶されている想定最大検出誤差２９７の視線方向成分を算出する（ステップＣ３）。
【０１４１】
視線方向は、携帯型電話機１から当該捕捉対象衛星へ向かう方向である。そのため、例えば、携帯型電話機１の最新の算出位置と、衛星軌道データ２９３を用いて算出した当該捕捉対象衛星の最新の衛星位置とを用いれば、視線方向を求めることができる。そして、求めた視線方向に、ダイナミックストレス算出用物理量２９５及び想定最大検出誤差２９７を投影すればよい。
【０１４２】
次いで、ループバンド幅設定部２７３は、ステップＢ５で計測した当該捕捉対象衛星の信号強度「Ｓ」と、ステップＢ７で決定した当該捕捉対象衛星の相関積算時間「Ｔ」とを用いて、式（２）に従ってサーマルノイズのループバンド幅特性「σtPLL（ＢPLL）」を求める（ステップＣ５）。
【０１４３】
また、ループバンド幅設定部２７３は、ステップＣ１で算出したダイナミックストレス算出用物理量２９５の視線方向成分と、ステップＣ３で算出した想定最大検出誤差２９７の視線方向成分とを用いて、式（３）〜（５）に従ってダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求める（ステップＣ７）。
【０１４４】
そして、ループバンド幅設定部２７３は、ステップＣ５で求めたサーマルノイズのループバンド幅特性「σtPLL（ＢPLL）」と、ステップＣ７で求めたダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」とを用いて、式（１）に従ってトータルジッターのループバンド幅特性「σPLL（ＢPLL）」を求める（ステップＣ９）。
【０１４５】
次いで、ループバンド幅設定部２７３は、ステップＣ９で求めたトータルジッターのループバンド幅特性「σPLL（ＢPLL）」に基づいて、キャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」を決定する（ステップＣ１１）。すなわち、トータルジッター「σPLL」が最小となるようにキャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」を最適化する。
【０１４６】
そして、ループバンド幅設定部２７３は、決定したキャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」をキャリア位相追尾ループフィルター部２５４に出力して（ステップＣ１３）、キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理を終了する。
【０１４７】
図６のベースバンド処理に戻って、キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理を行った後、処理部２７は、記憶部２９に記憶されているキャリア周波数追尾ループバンド幅設定プログラム２９１５を読み出して実行することで、キャリア周波数追尾ループバンド幅設定処理を行う（ステップＢ１７）。また、処理部２７は、記憶部２９に記憶されているコード追尾ループバンド幅設定プログラム２９１１を読み出して実行することで、コード追尾ループバンド幅設定処理を行う（ステップＢ１９）。
【０１４８】
なお、キャリア周波数追尾ループバンド幅の設定と、コード追尾ループバンド幅の設定とは、原理で説明したようにキャリア位相追尾ループバンド幅の設定と同様に行うことができる。そのため、キャリア周波数追尾ループバンド幅設定処理及びコード追尾ループバンド幅設定処理の流れについては、フローチャートの図示及び説明を省略する。
【０１４９】
各種のループフィルター部のループバンド幅設定を行った後、ドップラー演算部２７５は、当該捕捉対象衛星から受信したＧＰＳ衛星信号のドップラー周波数を演算する（ステップＢ２３）。ドップラー周波数は、加速度センサー６１により検出された加速度を積分することで算出される携帯型電話機１の速度と、衛星軌道データ２９３を用いて算出される当該捕捉対象衛星の衛星速度とを用いて算出することができる。
【０１５０】
そして、ドップラー演算部２７５は、演算したドップラー周波数をキャリア除去用信号発生部２１３に出力して（ステップＢ２５）、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。全ての捕捉対象衛星についてステップＢ５〜Ｂ２５の処理を行った後、処理部２７は、ループＡの処理を終了する（ステップＢ２７）。
【０１５１】
その後、位置／速度算出部２７７は、各捕捉対象衛星について捕捉されたＧＰＳ衛星信号を利用した位置／速度算出計算を実行する（ステップＢ２９）。位置算出計算は、例えば携帯型電話機１と各捕捉対象衛星間の擬似距離を利用して、例えば最小二乗法やカルマンフィルターを用いた公知の収束演算を行うことで実現することができる。また、速度算出計算は、例えば各捕捉対象衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の受信周波数の時間変化を利用して、公知の手法に基づいて実現することができる。
【０１５２】
次いで、処理部２７は、算出した位置及び速度をホストＣＰＵ３０に出力する（ステップＢ３１）。そして、処理部２７は、処理を終了するか否かを判定し（ステップＢ３３）、まだ終了しないと判定した場合は（ステップＢ３３；Ｎｏ）、ステップＢ１に戻る。また、処理を終了すると判定した場合は（ステップＢ３３；Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。
【０１５３】
５．作用効果
携帯型電話機１において、ＩＭＵ６０により移動状況が検出される。また、ホストＣＰＵ３０により、ＩＭＵ６０の想定される最大の検出誤差である想定最大検出誤差が算出される。そして、ベースバンド処理回路部２０の処理部２７により、ＩＭＵ６０の検出結果及び想定最大検出誤差を用いて、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号を追尾するための追尾用ループ回路のループフィルター部のループバンド幅が設定される。
【０１５４】
ＧＰＳ衛星信号の追尾用のループ回路におけるコード位相、キャリア位相及びキャリア周波数のジッターは、携帯型電話機１の移動状況に応じて大きく変動し得る。そのため、ＩＭＵ６０の検出結果を用いて各追尾用ループフィルター部のループバンド幅を設定することが適切である。しかし、ＩＭＵ６０の検出結果には当然誤差が含まれ得る。そのため、ＩＭＵ６０の検出結果の他に、ＩＭＵ６０の検出誤差も考慮してループバンド幅を設定することで、ループバンド幅を適切な値に設定することができる。
【０１５５】
特に、本実施形態では、ループフィルター部の次数に応じて、ダイナミックストレス算出用物理量に含まれ得る想定される最大の検出誤差を計算し、当該想定最大検出誤差を加味してダイナミックストレスのループバンド幅特性を求めることとした。これにより、サーマルノイズの増加にある程度の余裕を持たせることが可能となる。このことは、インドア環境などの弱電界環境においても、ロック外れを起こしにくくし、ＧＰＳ衛星信号の継続的なトラッキングを実現可能とする。
【０１５６】
６．変形例
６−１．電子機器
上述した実施例では、電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限られるわけではない。例えば、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。
【０１５７】
６−２．位置算出システム
また、上述した実施形態では、位置算出システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムを利用した位置算出システムであってもよい。
【０１５８】
６−３．移動状況の検出
上述した実施形態では、ＩＭＵ６０の加速度センサー６１により検出された加速度を用いて携帯型電話機１の移動状況を検出するものとして説明したが、ＩＭＵ６０のジャイロセンサー６３により検出された角速度を用いて移動状況を検出してもよい。また、ＩＭＵ６０に換えて、或いはＩＭＵ６０に加えて、携帯型電話機１の速度を検出するための速度センサーを具備させておき、速度センサーにより検出された移動速度を用いて移動状況を検出することとしてもよい。
【０１５９】
６−４．ＧＰＳ衛星信号の受信環境を用いたループバンド幅の設定
上述した実施形態では、ＧＰＳ衛星信号の信号強度を計測し、計測した信号強度を用いてサーマルノイズのループバンド幅特性を求めることで、ループバンド幅を計測した信号強度に適した値に設定するものとして説明した。しかし、ＧＰＳ衛星信号の信号強度は受信環境と密接に関連しているため、インドア環境やアウトドア環境といった受信環境を用いて、サーマルノイズのループバンド幅特性を求めることにしてもよい。
【０１６０】
例えば、図８に示すように、ＧＰＳ衛星信号の受信環境と、ＧＰＳ衛星信号の受信信号の信号強度とを対応付けたテーブルを記憶部２９に記憶させておく。図８のテーブルにおいて、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，・・・で表される受信環境は、インドア環境やアウトドア環境、アーバンキャニオン環境、マルチパス環境といったＧＰＳ衛星信号の受信環境を表している。また、各受信環境Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，・・・に対して、ＧＰＳ衛星信号の信号強度Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，・・・が対応付けて記憶されている。
【０１６１】
処理部２７は、捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定し、判定した受信環境に対応付けられた信号強度を読み出す。そして、読み出した信号強度を用いて、式（２）に従ってサーマルノイズのループバンド幅特性を求める。そして、求めたサーマルノイズのループバンド幅特性と、ダイナミックストレスのループバンド幅特性とを用いて、ループバンド幅を判定した受信環境に適した値に設定する。
【０１６２】
また、ＧＰＳ衛星の幾何学的な天空配置を表す指標値であるＰＤＯＰ（Position Dilution of Precision）値や、ＧＰＳ衛星の仰角等の情報も受信環境と密接に関連しているため、これらの情報を用いてループバンド幅を設定することも可能である。ＰＤＯＰ値が小さいほど受信環境が良く、仰角が高いほど受信環境が良いため、この関係を利用して上記と同様にサーマルノイズのループバンド幅特性を求めればよい。
【０１６３】
６−５．ループバンド幅の設定
上述した実施形態では、各ループフィルター部それぞれのループバンド幅を、それぞれのループ回路におけるトータルジッターを最小とするように設定するものとして説明した。しかし、原理で説明したように、トータルジッターを最小とするように設定するのではなく、トータルジッターを所定の閾値以下とするように設定してもよい。
【符号の説明】
【０１６４】
１ 携帯型電話機、 １０ ＧＰＳ受信部、 １１ ＲＦ受信回路部、 ２０ ベースバンド処理回路部、 ３０ ホストＣＰＵ、 ４０ 操作部、 ５０ 表示部、 ６０ ＩＭＵ、 ６１ 加速度センサー、 ６３ ジャイロセンサー、 ７０ 携帯電話用アンテナ、 ８０ 携帯電話用無線通信回路部、 ９０ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星信号追尾方法、位置算出方法、衛星信号追尾装置及び位置算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された位置算出装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から位置算出装置までの擬似距離等の情報に基づいて位置算出装置の位置座標と時計誤差とを求める位置算出計算を行う。
【０００３】
ＧＰＳ衛星から送出されるＧＰＳ衛星信号は、ＣＡ（Coarse and Acquisition）コードと呼ばれるＧＰＳ衛星毎に異なる拡散符号で変調されている。位置算出装置は、微弱な受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉するために、受信信号と、ＣＡコードのレプリカであるレプリカコードとの相関演算を行い、その相関値に基づいてＧＰＳ衛星信号を捕捉する。そして、ＧＰＳ衛星信号の捕捉に一旦成功すると、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追尾（トラッキング）する。
【０００４】
ＧＰＳ衛星信号の追尾は、搬送波（キャリア）を追尾するためのキャリア追尾ループ回路や、ＣＡコードの位相を追尾するためのコード追尾ループ回路等で行われる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３２７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ループ回路では、種々の要因により信号にノイズ成分が混在することが知られている。このノイズ成分を除去するため、ループ回路には、ローパスフィルターなどのループフィルターが設けられることが一般的である。
【０００７】
特に、ジッター（信号の時間軸方向のずれ、位相揺らぎや周波数揺らぎ）に対する耐性はループフィルターによってほぼ決定付けられる。ループフィルターのループバンド幅を狭くすれば、ジッターに対する耐性は上がるが、信号成分の一部もカットしてしまうおそれが出てくるために、信号の追従性が悪くなり、極端な場合には捕捉していたＧＰＳ衛星信号を見失うロック外れが起こりやすくなるという問題がある。かといって、ループバンド幅を広くすると、ジッターに対する耐性が下がるため、極端な場合にはロック（ＧＰＳ衛星信号を追尾すること）できない状態に陥る場合がある。
【０００８】
従来は、ループフィルターの設計時に、上記のバランスを考慮してループバンド幅の値を固定的に決定し、ループフィルターを構成していた。しかし、混入するジッターは、サーマルノイズ（熱雑音）やダイナミックストレス（動的応力）といったノイズ成分により変動し得る。特に、ダイナミックストレスは、位置算出装置の移動状況に応じて大きく変動し得る。そのため、固定的なループバンド幅を用いた場合には、ＧＰＳ衛星信号を追尾する追従性が低下する等の問題が生じる場合があった。
【０００９】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、衛星信号追尾用のループフィルターのループバンド幅を適切な値に設定するための新たな手法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するための第１の形態は、移動状況を検出することと、前記検出の誤差を算出することと、前記検出結果及び前記誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定することと、を含む衛星信号追尾方法である。
【００１１】
また、他の形態として、移動状況を検出する検出部と、前記検出部の検出結果及び前記検出部の検出誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定する設定部と、を備えた衛星信号追尾装置を構成してもよい。
【００１２】
この第１の形態等によれば、移動状況を検出する。また、移動状況の検出の誤差を算出する。そして、移動状況の検出結果及び検出誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターのループバンド幅を設定する。
【００１３】
上述したように、ループ回路のジッターは、移動状況に応じて大きく変動し得る。そのため、移動状況の検出結果を用いて追尾用フィルターのループバンド幅を設定することが適切である。しかし、移動状況の検出結果には当然誤差が含まれ得る。そのため、移動状況の検出結果の他に、移動状況の検出誤差も考慮してループバンド幅を設定することで、ループバンド幅を適切な値に設定することができる。
【００１４】
また、第２の形態として、第１の形態の衛星信号追尾方法であって、前記移動状況を検出することは、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーの少なくとも何れかのセンサーを用いて、所与のタイミングで前記何れかのセンサーの出力に対するキャリブレーション処理を実行することを含み、前記誤差を算出することは、前記キャリブレーション処理を実行してからの経過時間を用いて、前記誤差を算出することを含む、衛星信号追尾方法を構成してもよい。
【００１５】
この第２の形態によれば、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーの少なくとも何れかのセンサーを用いて、所与のタイミングで何れかのセンサーの出力に対するキャリブレーション処理を実行する。そして、キャリブレーション処理を実行してからの経過時間を用いて、移動状況の検出の誤差を算出する。キャリブレーション処理を実行することで、移動状況の検出誤差をリセットすることができる。また、キャリブレーション処理を実行してからの経過時間を利用することで、移動状況の検出誤差を簡易に求めることができ、ひいてはループバンド幅の適切な設定に資する。
【００１６】
また、第３の形態として、第１又は第２の形態の衛星信号追尾方法であって、前記ループバンド幅を設定することは、前記衛星信号の受信環境を用いて前記ループバンド幅を設定することを含む、衛星信号追尾方法を構成してもよい。
【００１７】
この第３の形態によれば、衛星信号の受信環境に応じた適切なループバンド幅を設定することができる。
【００１８】
また、第４の形態として、第１〜第３の何れかの形態の衛星信号追尾方法であって、前記ループバンド幅を設定することは、前記追尾用フィルターのフィルター次数を用いて前記ループバンド幅を設定することを含む、衛星信号追尾方法を構成してもよい。
【００１９】
この第４の形態によれば、追尾用フィルターのフィルター次数に応じた適切なループバンド幅を設定することができる。
【００２０】
また、第５の形態として、第１〜第４の何れかの形態の衛星信号追尾方法を行って、前記衛星信号を追尾することと、前記追尾された衛星信号を用いて位置を算出することと、を含む位置算出方法を構成してもよい。
【００２１】
この第５の形態によれば、上述した衛星信号追尾方法により追尾された衛星信号を用いて位置を算出することで、位置算出の正確性を向上させることができる。
【００２２】
また、第７の形態として、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーのうちの少なくとも１つのセンサーと、前記少なくとも１つのセンサーの出力を用いて移動状況を検出する移動状況検出部と、測位用衛星からの衛星信号を追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターと、前記移動状況検出部の検出結果及び前記移動状況検出部の検出誤差を用いて、前記追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定する設定部と、前記追尾用フィルターにより追尾された衛星信号を用いて位置を算出する位置算出部と、を備えた位置算出装置を構成してもよい。
【００２３】
この第７の形態によれば、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーのうちの少なくとも１つのセンサーの出力を用いて、移動状況検出部により移動状況が検出される。そして、測位用衛星からの衛星信号を追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターのループバンド幅が、移動状況検出部の検出結果及び移動状況検出部の検出誤差を用いて設定部により設定される。そして、追尾用フィルターにより追尾された衛星信号を用いて、位置算出部により位置が算出される。このような作用により、上述した形態と同様の効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】携帯型電話機の機能構成の一例を示すブロック図。
【図２】ベースバンド処理回路部の回路構成の一例を示すブロック図。
【図３】ループフィルター部の次数と、ダイナミックストレス算出用物理量との対応関係を示す図。
【図４】サーマルノイズ、ダイナミックストレス及びトータルジッターのループバンド幅特性の一例を示す図。
【図５】メイン処理の流れを示すフローチャート。
【図６】ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。
【図７】キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理の流れを示すフローチャート。
【図８】信号強度判定用テーブルのテーブル構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、衛星信号追尾装置及び位置算出装置を具備した電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合の実施形態について説明する。なお、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでないことは勿論である。
【００２６】
１．機能構成
図１は、本実施形態における携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ５と、ＧＰＳ受信部１０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、操作部４０と、表示部５０と、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）６０と、携帯電話用アンテナ７０と、携帯電話用無線通信回路部８０と、記憶部９０とを備えて構成される。
【００２７】
ＧＰＳアンテナ５は、測位用衛星の一種であるＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信信号をＧＰＳ受信部１０に出力する。ＧＰＳ衛星信号は、拡散符号の一種であるＣＡ（Coarse and Acquisition）コードによって、スペクトラム拡散方式として知られるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＣＡコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号であり、ＧＰＳ衛星毎に異なるものである。
【００２８】
ＧＰＳ受信部１０は、ＧＰＳアンテナ５から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の位置を計測する位置算出回路或いは位置算出装置であり、いわゆるＧＰＳ受信装置に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部１０は、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とを備えて構成される。なお、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００２９】
ＲＦ受信回路部１１は、ＲＦ信号の受信回路である。回路構成としては、例えば、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、デジタル信号を処理する受信回路を構成してもよい。また、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をアナログ信号のまま信号処理し、最終的にＡ／Ｄ変換することでデジタル信号をベースバンド処理回路部２０に出力する構成としてもよい。
【００３０】
後者の場合には、例えば、次のようにＲＦ受信回路部１１を構成することができる。すなわち、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部２０に出力する。
【００３１】
ベースバンド処理回路部２０は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・追尾し、ＧＰＳ衛星信号から取り出した衛星軌道データや時刻データ等に基づいて、所定の位置算出計算を行って携帯型電話機１の位置（位置座標）を算出する機能部である。
【００３２】
ベースバンド処理回路部２０は、受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉する衛星信号捕捉装置であるとともに、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追尾（トラッキング）する衛星信号追尾装置である。また、ＧＰＳ衛星信号を利用した位置／速度算出計算を行って、携帯型電話機１の位置及び速度を算出する。
【００３３】
図２は、ベースバンド処理回路部２０の回路構成の一例を示す図であり、本実施形態に係わる回路ブロックを中心に記載している。ベースバンド処理回路部２０は、キャリア除去部２１と、衛星信号捕捉部２３と、衛星信号追尾部２５と、処理部２７と、記憶部２９とを備えて構成される。
【００３４】
キャリア除去部２１は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信信号から搬送波（キャリア）を除去する回路部であり、例えば、乗算部２１１と、キャリア除去用信号発生部２１３とを備えて構成される。
【００３５】
乗算部２１１は、キャリア除去用信号発生部２１３により生成されたキャリア除去用信号を受信信号に乗算することで受信信号から搬送波を除去し、受信信号に含まれるＣＡコード（受信ＣＡコード）を相関処理部２３１に出力する乗算器である。
【００３６】
キャリア除去用信号発生部２１３は、ＧＰＳ衛星信号のキャリア信号と同一の周波数の信号であるキャリア除去用信号を生成する回路である。ＲＦ受信回路部１１から出力される信号がＩＦ信号である場合には、ＩＦ周波数をキャリア周波数として信号を生成する。何れにしろ、ＲＦ受信回路部１１から出力される信号の周波数と同一の周波数のキャリア除去用信号を生成するための回路である。
【００３７】
以下では、ＲＦ受信回路部１１から出力される信号周波数を「キャリア周波数」又は「搬送波周波数」と呼び、ＲＦ受信回路部１１から出力される信号のキャリア（搬送波）成分の位相を「キャリア位相」と呼んで説明する。
【００３８】
キャリア除去用信号発生部２１３は、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４から出力されるキャリア位相指示信号、及び、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６から出力されるキャリア周波数指示信号に従って、生成する信号の位相及び周波数を調整してキャリア除去用信号を発生させて、乗算部２１１に出力する。
【００３９】
この際、キャリア除去用信号発生部２１３は、ドップラー演算部２７５から出力されるドップラー周波数を加味してキャリア除去用信号を発生させる。ＧＰＳ受信部１０がＧＰＳ衛星信号を受信する際の周波数は、ＧＰＳ衛星の移動や携帯型電話機１の移動により生ずるドップラーの影響等により、ＧＰＳ衛星信号の規定キャリア周波数である１．５７５４２［ＧＨｚ］とは必ずしも一致しない。そのため、規定キャリア周波数にドップラー周波数を加味した周波数のキャリア除去用信号を発生させて、乗算部２１１に出力する。
【００４０】
衛星信号捕捉部２３は、乗算部２１１から出力された搬送波が除去された受信信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉する回路部であり、相関処理部２３１と、レプリカコード発生部２３３とを備えて構成される。
【００４１】
相関処理部２３１は、例えば相関器（コリレーター）を有して構成され、レプリカコード発生部２３３により生成されたレプリカコードと、乗算部２１１から出力された受信ＣＡコードとの相関処理を行う回路部である。相関処理部２３１は、相関積算時間決定部２７１から出力される相関積算時間に亘って相関値を積算し、その積算結果を処理部２７に出力する。
【００４２】
レプリカコード発生部２３３は、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号であるＣＡコードのレプリカコード（ＣＡコードレプリカ）を生成する回路部である。レプリカコード発生部２３３は、コード追尾ループフィルター部２５２から出力されるコード位相指示信号に従って、Ｅａｒｌｙ，Ｐｒｏｍｐｔ，Ｌａｔｅの３種類のレプリカコードを生成する。そして、生成した３種類のレプリカコードを相関処理部２３１に出力する。
【００４３】
本実施形態において、相関処理部２３１は、受信信号のＩＱ成分それぞれに対して、レプリカコード発生部２３３から入力したレプリカコードとの相関処理を行う。Ｉ成分は、受信信号の同相成分（実部）を示し、Ｑ成分は受信信号の直交成分（虚部）を示す。レプリカコード発生部２３３からは、Ｅａｒｌｙ，Ｐｒｏｍｐｔ，Ｌａｔｅの３種類のレプリカコードが出力されるため、相関処理部２３１は、受信信号のＩＱ成分それぞれについて、３種類のレプリカコードとの相関処理を行う。
【００４４】
なお、受信信号のＩＱ成分の分離（ＩＱ分離）を行う回路ブロックについては図示を省略するが、どのように回路ブロックを構成してもよい。例えば、ＲＦ受信回路部１１において受信信号をＩＦ信号にダウンコンバートする際に、位相が９０度異なる局部発振信号を受信信号に乗算することでＩＱ分離を行うこととしてもよい。
【００４５】
衛星信号追尾部２５は、衛星信号捕捉部２３により捕捉されたＧＰＳ衛星信号を追尾する回路部であり、コード位相差算出部２５１と、コード追尾ループフィルター部２５２と、キャリア位相差算出部２５３と、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４と、キャリア周波数差算出部２５５と、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６とを備えて構成される。
【００４６】
コード位相差算出部２５１は、受信ＣＡコードの位相と、レプリカコードの位相との位相差（以下、「コード位相差」と称す。）を算出して出力する位相比較器である。コード位相差算出部２５１は、相関処理部２３１から出力されたＥａｒｌｙコードに対するＩＱ相関値と、Ｌａｔｅコードに対するＩＱ相関値とをそれぞれ用いて、Ｅａｒｌｙコードに対するパワーと、Ｌａｔｅコードに対するパワーとを算出する。そして、算出したパワーを用いて、公知の演算手法に従ってコード位相差を算出し、算出したコード位相差に応じた信号（電圧）を生成して、コード追尾ループフィルター部２５２に出力する。
【００４７】
コード追尾ループフィルター部２５２は、例えばローパスフィルターを有して構成され、通過させる信号の周波数帯域成分を決めるパラメーターであるループバンド幅を可変に設計された、つまりループバンド幅を調整可能に設計されたフィルター回路である。コード追尾ループフィルター部２５２は、ループバンド幅設定部２７３から出力されるループバンド幅に従ってループバンド幅を設定する。つまり、ループバンド幅設定部２７３から出力されるループバンド幅に従ってループバンド幅が変更される。そして、コード位相差算出部２５１から出力されるコード位相差に応じた信号に含まれる高周波成分をカットしてレプリカコード発生部２３３に出力する。コード追尾ループフィルター部２５２のループバンド幅を、適宜「コード追尾ループバンド幅」として図示・説明する。
【００４８】
相関処理部２３１→コード位相差算出部２５１→コード追尾ループフィルター部２５２→レプリカコード発生部２３３→相関処理部２３１の閉回路によって、遅延ロックループ（ＤＬＬ（Delay Locked Loop））として知られるコード位相を追尾するためのループ回路が形成される。
【００４９】
キャリア位相差算出部２５３は、受信信号のキャリア成分の位相と、キャリア除去用信号発生部２１３により生成されたキャリア除去用信号の位相との位相差（以下、「キャリア位相差」と称す。）を算出して出力する位相比較器である。キャリア位相差算出部２５３は、相関処理部２３１から出力されたＥａｒｌｙ、Ｐｒｏｍｐｔ、Ｌａｔｅそれぞれのコードに対するＩＱ相関値を用いて、公知の演算手法に従ってキャリア位相差を算出する。そして、算出したキャリア位相差に応じた信号（電圧）を生成して、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４に出力する。
【００５０】
キャリア位相追尾ループフィルター部２５４は、ループバンド幅設定部２７３から出力されるキャリア位相追尾ループバンド幅に従ってループバンド幅を設定する。そして、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４は、コード追尾ループフィルター部２５２と同様に、キャリア位相差算出部２５３から出力されたキャリア位相差に応じた信号に混入される高周波成分をカットしてキャリア除去用信号発生部２１３に出力する。キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅を、適宜「キャリア位相追尾ループバンド幅」として図示・説明する。
【００５１】
乗算部２１１→相関処理部２３１→キャリア位相差算出部２５３→キャリア位相追尾ループフィルター部２５４→キャリア除去用信号発生部２１３→乗算部２１１の閉回路によって、位相ロックループ（ＰＬＬ（Phase Locked Loop））として知られるキャリア位相を追尾するためのループ回路が形成される。
【００５２】
キャリア周波数差算出部２５５は、キャリア周波数と、キャリア除去用信号発生部２１３により生成されたキャリア除去用信号の周波数との周波数差（以下、「キャリア周波数差」と称す。）を算出して出力する周波数比較器である。キャリア周波数差算出部２５５は、相関処理部２３１から出力されたＥａｒｌｙ、Ｐｒｏｍｐｔ、Ｌａｔｅそれぞれのコードに対するＩＱ相関値を用いて、公知の演算手法に従ってキャリア周波数差を算出する。そして、算出したキャリア周波数差に応じた信号（電圧）を生成して、キャリア周波数追尾ループフィルター２５６に出力する。
【００５３】
キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６は、ループバンド幅設定部２７３から出力されるキャリア周波数追尾ループバンド幅に従ってループバンド幅を設定する。そして、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６は、コード追尾ループフィルター部２５２と同様に、キャリア周波数差算出部２５５から出力されたキャリア周波数差に応じた信号に含まれる高周波成分をカットしてキャリア除去用信号発生部２１３に出力する。キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅を、適宜「キャリア周波数追尾ループバンド幅」として図示・説明する。
【００５４】
乗算部２１１→相関処理部２３１→キャリア周波数差算出部２５５→キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６→キャリア除去用信号発生部２１３→乗算部２１１の閉回路によって、周波数ロックループ（ＦＬＬ（Frequency Locked Loop））として知られるキャリア周波数を追尾するためのループ回路が形成される。
【００５５】
処理部２７は、ベースバンド処理回路部２０の各機能部を統括的に制御する制御装置であり、例えばＣＰＵ等のプロセッサーを有して構成される。処理部２７は、機能部として、相関積算時間決定部２７１と、ループバンド幅設定部２７３と、ドップラー演算部２７５と、位置／速度算出部２７７とを有する。
【００５６】
相関積算時間決定部２７１は、相関処理部２３１が相関値の積算処理を行う際の積算時間（相関積算時間）を決定する決定部であり、決定した相関積算時間を相関処理部２３１に出力する。
【００５７】
ループバンド幅設定部２７３は、衛星信号追尾部２５に含まれる各ループフィルター部のループバンド幅を個別に設定する設定部であり、設定したループバンド幅を対応するループフィルター部に出力する。
【００５８】
ドップラー演算部２７５は、携帯型電話機１の速度とＧＰＳ衛星の速度とを用いて、ＧＰＳ衛星及び携帯型電話機１の移動により生ずるドップラー周波数を演算する演算部であり、演算したドップラー周波数をキャリア除去用信号発生部２１３に出力する。
【００５９】
位置／速度算出部２７７は、衛星信号捕捉部２３により捕捉された、或いは、衛星信号追尾部２５により追尾されているＧＰＳ衛星信号を利用して、公知の位置／速度算出計算を行って携帯型電話機１の位置及び速度を算出する算出部である。位置／速度算出部２７７は、算出した位置及び速度をホストＣＰＵ３０に出力する。
【００６０】
記憶部２９は、ＲＯＭやフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置によって構成され、ベースバンド処理回路部２０のシステムプログラムや、ループバンド幅設定機能、位置／速度算出機能等を実現するための各種プログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。
【００６１】
図１の機能ブロックに戻って、ホストＣＰＵ３０は、記憶部９０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサーである。ホストＣＰＵ３０は、ベースバンド処理回路部２０から出力された位置座標をもとに、表示部５０に現在位置を指し示した地図を表示させたり、その位置座標を各種のアプリケーション処理に利用する。
【００６２】
操作部４０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ３０に出力する。この操作部４０の操作により、通話要求やメール送受信要求、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。
【００６３】
表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ３０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部５０には、位置表示画面や時刻情報等が表示される。
【００６４】
ＩＭＵ６０は、例えば、加速度センサー６１や及びジャイロセンサー６３を備え、予めセンサーに対応付けて定められたセンサー座標系の直交３軸それぞれの軸方向の加速度及び各軸の軸回りの角速度を検出可能に構成される。なお、加速度センサー６１及びジャイロセンサー６３は、それぞれが独立したセンサーであってもよいし、一体型のセンサーであってもよい。
【００６５】
携帯電話用アンテナ７０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【００６６】
携帯電話用無線通信回路部８０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【００６７】
記憶部９０は、ホストＣＰＵ３０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ＩＭＵ６０のキャリブレーション機能等を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶する記憶装置である。
【００６８】
２．ループバンド幅設定の原理
次に、ベースバンド処理回路部２０において、処理部２７のループバンド幅設定部２７３が実行するループバンド幅設定の原理について説明する。
【００６９】
（１）キャリア位相追尾ループフィルター部のループバンド幅の設定
先ず、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅の設定の原理について説明する。キャリア位相追尾ループ回路においてキャリア位相を追尾する際に問題となるのは、追尾しようとするキャリア位相に含まれ得る誤差の存在である。このキャリア位相誤差の主要因は、サーマルノイズとダイナミックストレスと呼ばれるノイズ成分である。
【００７０】
サーマルノイズは、熱雑音として知られるノイズ成分であり、キャリア位相追尾ループ回路内の信号に混在する全周波数帯域に分布する雑音である。また、ダイナミックストレスは、動的応力として知られる動的な信号の揺らぎであり、ＧＰＳ衛星及びＧＰＳ受信装置の移動により、ＧＰＳ受信装置とＧＰＳ衛星間の擬似距離が変化することに起因して生ずる位相揺らぎである。
【００７１】
具体的に説明するために、キャリア位相追尾ループ回路におけるキャリア位相揺らぎを定式化する。ここでは、角度換算（ｄｅｇ）でキャリア位相揺らぎを定式化する。キャリア位相追尾ループにおけるキャリア位相揺らぎの総量であるトータルジッター「σPLL」は、次式（１）で与えられる。
【数１】
【００７２】
式（１）において、「σtPLL」はサーマルノイズを示しており、「θen」はダイナミックストレスを示している。また、「σv」、「θA」は、それぞれ振動によるキャリア位相揺らぎ、アラン分散によるキャリア位相揺らぎを示しているが、これらは無視できるほど微小な値であるため、本実施形態では考慮しないこととする。
【００７３】
また、サーマルノイズ「σtPLL」は、次式（２）で与えられる。
【数２】
【００７４】
式（２）において、「ＢPLL」はキャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅である。また、「Ｓ」はＣ／Ｎ比として表される受信信号の信号強度であり、「Ｔ」は相関積算時間である。式（２）より、サーマルノイズ「σtPLL」は、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅「ＢPLL」と、受信信号の信号強度「Ｓ」と、相関積算時間「Ｔ」とに依存する値であることがわかる。
【００７５】
また、キャリア位相追尾ループ回路におけるダイナミックストレス「θen」は、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４の次数（ループフィルターの次数）に応じて異なる式で定式化される。具体的には、１次〜３次のループフィルターの次数それぞれに対して、ダイナミックストレス「θe1」〜「θe3」は、次式（３）〜（５）で与えられる。
【数３】
【数４】
【数５】
【００７６】
式（３）〜（５）において、「Ｒ」はＧＰＳ受信装置とＧＰＳ衛星との間の擬似距離である。「ｄＲ／ｄｔ」は、ＧＰＳ受信装置からＧＰＳ衛星に向かう視線方向に対するＧＰＳ受信装置の速度（真の速度）であり、「ｄＲ2／ｄｔ2」は、視線方向に対するＧＰＳ受信装置の加速度（真の加速度）であり、「ｄＲ3／ｄｔ3」は、視線方向に対するＧＰＳ受信装置の躍度（＝加加速度）（真の躍度）である。また、「α」、「β」、「γ」は、フィルターの次数によって異なる定数である。
【００７７】
式（３）〜（５）を見ると、ダイナミックストレス「θen」は、ループフィルターの次数に応じて、ＧＰＳ受信装置の速度「ｄＲ／ｄｔ」、加速度「ｄＲ2／ｄｔ2」及び躍度「ｄＲ3／ｄｔ3」の視線方向成分にそれぞれ依存することがわかる。また、フィルターの次数に関わらず、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅「ＢPLL」にも依存することがわかる。
【００７８】
処理部２７のループバンド幅設定部２７３は、所定の設定タイミングで、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅を設定する。このループバンド幅の設定は、例えば、定期的なタイミング（例えば１日に１回）や、ＧＰＳ衛星信号の受信環境が変化したタイミング、一定以上の温度変化（例えば５℃以上の温度変化）が生じたタイミング、などに実行することにすれば好適である。一定以上の温度変化が生じたタイミングとする場合には、温度センサーを更に備えることとする。
【００７９】
ループバンド幅設定部２７３は、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４のループバンド幅の設定タイミングにおいて、衛星信号捕捉部２３が捕捉しているＧＰＳ衛星信号の信号強度「Ｓ」を計測して取得するとともに、相関積算時間決定部２７１から相関積算時間「Ｔ」を取得する。そして、取得した信号強度「Ｓ」及び相関積算時間「Ｔ」を用いて、式（２）に従ってサーマルノイズのループバンド幅特性「σtPLL（ＢPLL）」を求める。ループバンド幅特性とは、ループバンド幅の変化によって、キャリア位相の揺らぎがどのように変化するかを示す特性である。
【００８０】
他方で、ループバンド幅設定部２７３は、当該設定タイミングにおいて、ダイナミックストレスを算出するために用いられる物理量（以下、「ダイナミックストレス算出用物理量」と称す。）のセンサー検出値と、当該ダイナミックストレス算出用物理量のセンサー検出値に含まれ得る最大の検出誤差（以下、「想定最大検出誤差」と称す。）とを、ホストＣＰＵ３０から取得する。そして、これらの値を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求める。
【００８１】
図３は、ループフィルター部の次数と、ダイナミックストレス算出用物理量との対応関係を示す図である。ループフィルター部の次数が「１次」であれば、視線方向に対する速度（センサー出力から計算した速度）及び想定最大速度誤差を用いて、式（３）に従ってダイナミックストレスのループバンド幅特性「θe1（ＢPLL）」を求める。ループフィルター部の次数が「２次」であれば、視線方向に対する加速度（センサー出力から計算した加速度）及び想定最大加速度誤差を用いて、式（４）に従ってダイナミックストレスのループバンド幅特性「θe2（ＢPLL）」を求める。また、ループフィルター部の次数が「３次」であれば、視線方向に対する躍度（センサー出力から計算した躍度）及び想定最大躍度誤差を用いて、式（５）に従ってダイナミックストレスのループバンド幅特性「θe3（ＢPLL）」を求める。
【００８２】
より具体的には、式（３）〜（５）のそれぞれにおいて、「速度のセンサー検出値の視線方向成分＋想定最大速度誤差の視線方向成分」を「ｄＲ／ｄｔ」として、「加速度のセンサー検出値の視線方向成分＋想定最大加速度誤差の視線方向成分」を「ｄＲ2／ｄｔ2」として、「躍度のセンサー検出値の視線方向成分＋想定最大躍度誤差の視線方向成分」を「ｄＲ3／ｄｔ3」として、ダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求める。
【００８３】
本実施形態における大きな特徴の１つは、式（３）〜式（５）において、単純にＧＰＳ受信装置の速度、加速度及び躍度のセンサー検出値を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求めるのではなく、速度、加速度及び躍度のセンサー検出値の想定最大検出誤差を加味（考慮）して、ダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求めることにした点にある。
【００８４】
式（３）〜式（５）によれば、ダイナミックストレス算出用物理量の真値を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性を求めるべきであるが、真値は不明である。そのため、従来は、ダイナミックストレス算出用物理量のセンサー検出値を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性を求める等していた。本実施形態では、さらにセンサー検出値に含まれ得る最大の検出誤差をも加味してダイナミックストレスのループバンド幅特性を求めることにした点が、従来とは異なる大きな特徴となっている。
【００８５】
サーマルノイズのループバンド幅特性「σtPLL（ＢPLL）」と、ダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」とが求まれば、式（１）に従って、トータルジッターのループバンド幅特性「σPLL（ＢPLL）」を求めることができる。そして、このようにして求めたループバンド幅特性「σPLL（ＢPLL）」に基づいて、ループバンド幅「ＢPLL」を最適化する。
【００８６】
本願発明者は、サーマルノイズ、ダイナミックストレス及びトータルジッターのループバンド幅特性を調べる実験を行った。具体的には、ＧＰＳ衛星信号の受信環境やＧＰＳ受信装置の移動状況を変化させながら、サーマルノイズ「σtPLL」、ダイナミックストレス「θen」及びトータルジッター「σPLL」が、ループバンド幅「ＢPLL」の大きさに応じてどのように変化するかを調べた。
【００８７】
図４は、その実験結果の一例を示す図である。キャリア位相追尾ループフィルター部２５４の次数を「２次」として、受信信号の信号強度を２３［ｄＢ−Ｈｚ］、想定最大加速度誤差を±０．１［ｍ／ｓ2］、相関積算時間を２０［ｍｓ］として実験を行った。図４において、横軸はキャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」、縦軸はサーマルノイズ「σtPLL」、ダイナミックストレス「θe2」及びトータルジッター「σPLL」を示している。サーマルノイズ「σtPLL」を点線で示し、ダイナミックストレス「θe2」を一点鎖線で示し、トータルジッター「σPLL」を実線で示している。
【００８８】
この図を見ると、サーマルノイズ「σtPLL」は、キャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」が大きくなるにつれて増加する傾向がある。一方、ダイナミックストレス「θe2」は、キャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」が大きくなるにつれて減少する傾向がある。そして、これらを合算することで得られるトータルジッター「σPLL」は、あるループバンド幅「ＢPLL」において最小となり、当該ループバンド幅「ＢPLL」から離れるにつれて増加する傾向がある。
【００８９】
トータルジッター「σPLL」は、コード位相追尾ループ回路におけるキャリア位相の揺らぎの大きさを表しているため、トータルジッター「σPLL」は小さい方がよい。従って、本実施形態では、トータルジッター「σPLL」を最小とするようにループバンド幅「ＢPLL」を最適化することにする。
【００９０】
式（１）より、トータルジッター「σPLL」は、主として、サーマルノイズ「σtPLL」とダイナミックストレス「θen」との和で表されるが、キャリア位相追尾ループ回路においてキャリア位相の追尾が適切に行われるようにするためには、トータルジッター「σPLL」を所定の閾値（例えば１５［ｄｅｇ］）以下とする必要がある。
【００９１】
上述したように、ダイナミックストレス「θen」のループバンド幅特性は、ループフィルターの次数に応じて、速度、加速度及び躍度の想定最大検出誤差をそれぞれ加味して求められる。想定最大検出誤差は、ある期間において想定されるダイナミックストレス算出用物理量の最大の検出誤差である。当該期間において実際に検出されるダイナミックストレス算出用物理量の検出誤差は、想定最大検出誤差よりも小さな値となることが期待される。そうであるのに、実際の検出誤差を用いるのではなく、想定最大検出誤差を用いてダイナミックストレスのループバンド幅特性を求めることにしたのは、ダイナミックストレスを大きめに見積もっておくことで、サーマルノイズ「σtPLL」がある程度増加してもよいように余裕を持たせるためである。
【００９２】
より具体的には、キャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」を固定した場合には、想定最大検出誤差を用いて求められるダイナミックストレス「θen」は、実際の検出誤差を用いて求められるダイナミックストレス「θen」よりも大きくなる。図４では、想定最大検出誤差を用いて求めたダイナミックストレスを一点鎖線で示しているが、実際の検出誤差は想定最大検出誤差よりも小さくなることが期待されるため、ダイナミックストレスを示す一点鎖線は左方向にシフトすることが予想される。
【００９３】
上述したように、トータルジッターが所定の閾値以下であれば問題はない。従って、ダイナミックストレスが小さくなるということは、同一のループバンド幅に対して、より大きなサーマルノイズが許容されるということである。すなわち、図４において、ダイナミックストレスを示す一点鎖線が左方向にシフトすると、サーマルノイズを示す点線は上方向にシフトすることが許容されることになる。
【００９４】
式（２）によれば、受信信号の信号強度が小さいほど（信号が弱いほど）、サーマルノイズは大きくなる。従って、図４において、サーマルノイズの点線が上方向にシフトすることが許容されるということは、同一のループバンド幅に対して、受信信号の信号強度が小さくなることが許容されることを意味する。
【００９５】
このように、想定最大検出誤差を用いてループバンド幅を最適化し、サーマルノイズの増加にある程度の余裕を持たせたことで、ＧＰＳ衛星信号の追尾中に受信環境がインドア環境などの弱電界環境に変化したような場合であっても、ロック外れの発生を起こりにくくし、追尾の継続性を向上させることができる。
【００９６】
なお、上述したように、トータルジッター「σPLL」が所定の閾値（例えば１５［ｄｅｇ］）以下であれば、キャリア位相の追尾が適切に行われることがわかっている。そのため、本実施形態のようにトータルジッター「σPLL」を最小とするようにループバンド幅「ＢPLL」を設定することに限らず、トータルジッター「σPLL」を閾値以下の所定値（例えば、最小値よりも少し大きな値）とするようにループバンド幅「ＢPLL」を設定することとしてもよい。
【００９７】
（２）キャリア周波数追尾ループフィルター部のループバンド幅の設定
キャリア周波数追尾ループにおいてキャリア周波数を追尾する際に問題となるのは、追尾しようとするキャリア周波数に含まれ得る誤差の存在である。このキャリア周波数誤差の主要因は、やはりサーマルノイズ及びダイナミックストレスである。
【００９８】
具体的に説明するために、キャリア周波数追尾ループ回路におけるキャリア周波数揺らぎを定式化する。ここでは、周波数換算（Ｈｚ）でキャリア周波数揺らぎを定式化する。キャリア周波数追尾ループにおけるサーマルノイズ「σtFLL」は、次式（６）で与えられる。
【数６】
【００９９】
式（６）において、「ＢFLL」はキャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅であり、「Ｆ」は定数である。式（６）より、キャリア周波数追尾ループにおけるサーマルノイズ「σtFLL」も、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅「ＢFLL」と、受信信号の信号強度「Ｓ」と、相関積算時間「Ｔ」とに依存することがわかる。
【０１００】
また、キャリア周波数追尾ループにおけるダイナミックストレス「ｆe」は、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６の次数に応じて異なる式で定式化される。具体的には、ｎ次のキャリア周波数追尾ループフィルター部２５６について、ダイナミックストレス「ｆen」は、次式（７）で与えられる。
【数７】
但し、「λ」は定数であり、「Ｒ」は擬似距離である。
【０１０１】
そして、キャリア周波数追尾ループにおけるトータルジッター「σFLL」は、次式（８）で与えられる。
【数８】
【０１０２】
キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅の設定も、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４の場合と同様に考えることができる。すなわち、式（６）から求められるサーマルノイズのループバンド幅特性「σtFLL（ＢFLL）」と、式（７）から求められるダイナミックストレスのループバンド幅特性「ｆen（ＢFLL）」とを用いて、式（８）に従ってトータルジッターのループバンド幅特性「σFLL（ＢFLL）」を求める。そして、トータルジッター「σFLL」が最小となるように、キャリア周波数追尾ループフィルター部２５６のループバンド幅「ＢFLL」を最適化する。
【０１０３】
（３）コード追尾ループフィルター部のループバンド幅の設定
コード追尾ループ回路においてコード位相を追尾する際に問題となるのは、追尾しようとするコード位相に含まれ得る誤差の存在である。このコード位相誤差の主要因は、やはりサーマルノイズとダイナミックストレスである。
【０１０４】
具体的に説明するために、コード追尾ループ回路におけるコード位相揺らぎを定式化する。ここでは、ＣＡコードのチップ換算（ｃｈｉｐｓ）換算でコード位相揺らぎを定式化する。コード追尾ループ回路におけるサーマルノイズ「σtDLL」は、次式（９）で与えられる。
【数９】
【０１０５】
式（９）において、「ＢDLL」はコード追尾ループバンド幅であり、「Ｆ1」,「Ｆ2」は相関係数である。また、「ｄ」はＥａｒｌｙコード，Ｐｒｏｍｐｔコード，Ｌａｔｅコードの位相差（スペーシング）である。式（９）より、コード追尾ループにおけるサーマルノイズ「σtDLL」も、コード追尾ループバンド幅「ＢDLL」と、受信信号の信号強度「Ｓ」と、相関積算時間「Ｔ」とに依存することがわかる。
【０１０６】
また、コード追尾ループ回路におけるダイナミックストレス「Ｄe」は、コード追尾ループフィルター部２５２の次数に応じて異なる式で定式化される。具体的には、ｎ次のコード追尾ループフィルター部２５２について、ダイナミックストレス「Ｄen」は、次式（１０）で与えられる。
【数１０】
但し、「η」は定数であり、「Ｒ」は擬似距離である。
【０１０７】
そして、コード追尾ループにおけるトータルジッター「σDLL」は、次式（１１）で与えられる。
【数１１】
【０１０８】
コード追尾ループフィルター部２５２のループバンド幅の設定も、キャリア位相追尾ループフィルター部２５４の場合と同様に考えることができる。すなわち、式（９）から求められるサーマルノイズのループバンド幅特性「σtDLL（ＢDLL）」と、式（１０）から求められるダイナミックストレスのループバンド幅特性「Ｄen（ＢDLL）」とを用いて、式（１１）に従ってトータルジッターのループバンド幅特性「σDLL（ＢDLL）」を求める。そして、トータルジッター「σDLL」が最小となるように、コード追尾ループフィルター部２５２のループバンド幅「ＢDLL」を最適化する。
【０１０９】
３．データ構成
（１）記憶部９０のデータ構成
図１に示すように、携帯型電話機１の記憶部９０には、ホストＣＰＵ３０により読み出され、メイン処理（図５参照）として実行されるメインプログラム９１１と、センサーデータ９２１と、キャリブレーション時刻９２２と、キャリブレーション時検出誤差９２３と、ダイナミックストレス算出用物理量９２５と、想定最大検出誤差９２７とが記憶される。また、メインプログラム９１１には、キャリブレーション処理として実行されるキャリブレーションプログラム９１２がサブルーチンとして含まれている。
【０１１０】
メイン処理では、ホストＣＰＵ３０は、携帯型電話機１の本来的な機能である通話機能やメール送受信機能、インターネット機能等を実現するための処理を行う。また、ＩＭＵ６０のキャリブレーション処理を行い、キャリブレーション処理を行ってからの経過時間に基づいて想定最大検出誤差９２７を算出し、ダイナミックストレス算出用物理量９２５と併せてベースバンド処理回路部２０に出力する。メイン処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【０１１１】
また、キャリブレーション処理とは、ホストＣＰＵ３０が、例えばＩＭＵ６０を構成する加速度センサー６１及びジャイロセンサー６３のバイアスやスケールファクターといった誤差パラメーターの値を算出し、加速度センサー６１やジャイロセンサー６３からのセンサー出力を、算出した誤差パラメーターの値を用いて補正する処理を行って、ＩＭＵ６０の較正を行う処理である。
【０１１２】
センサーデータ９２１は、ＩＭＵ６０を構成する加速度センサー６１及びジャイロセンサー６３によってそれぞれ検出された加速度及び角速度が時系列に記憶されたデータであり、ＩＭＵ６０から検出結果が出力される毎に随時更新される。
【０１１３】
キャリブレーション時刻９２２は、ＩＭＵ６０のキャリブレーション処理がホストＣＰＵ３０により最後に実行された時刻である。キャリブレーション時検出誤差９２３は、キャリブレーション時刻９２２におけるダイナミックストレス算出用物理量の検出誤差である。
【０１１４】
ダイナミックストレス算出用物理量９２５は、ダイナミックストレスを算出するために用いられる物理量である。図３を用いて説明したように、衛星信号追尾部２５に含まれるループフィルター部の次数が「１次」の場合は「速度」が、「２次」の場合は「加速度」が、「３次」の場合は「躍度」がそれぞれダイナミックストレス算出用物理量となる。
【０１１５】
想定最大検出誤差９２７は、キャリブレーション時刻９２２からの経過時間に基づいて算出されるダイナミックストレス算出用物理量の検出誤差であって、想定される最大の検出誤差である。
【０１１６】
（２）記憶部２９のデータ構成
図２に示すように、ベースバンド処理回路部２０の記憶部２９には、処理部２７により読み出され、ベースバンド処理（図６参照）として実行されるベースバンド処理プログラム２９１と、衛星軌道データ２９３と、ダイナミックストレス算出用物理量２９５と、想定最大検出誤差２９７とが記憶される。
【０１１７】
また、ベースバンド処理プログラム２９１には、コード追尾ループフィルターのループバンド幅設定処理として実行されるコード追尾ループバンド幅設定プログラム２９１１と、キャリア位相追尾ループフィルターのループバンド幅設定処理（図７参照）として実行されるキャリア位相追尾ループバンド幅設定プログラム２９１３と、キャリア周波数追尾ループフィルターのループバンド幅設定処理として実行されるキャリア周波数追尾ループバンド幅設定プログラム２９１５とがサブルーチンとして含まれている。
【０１１８】
衛星軌道データ２９３は、全てのＧＰＳ衛星の概略の衛星軌道情報を記憶したアルマナックや、各ＧＰＳ衛星それぞれについて詳細な衛星軌道情報を記憶したエフェメリス等のデータである。衛星軌道データ２９３は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号をデコードすることで取得したり、携帯型電話機１の基地局やアシストサーバーから取得する。
【０１１９】
ダイナミックストレス算出用物理量２９５及び想定最大検出誤差２９７は、記憶部９０に記憶されるダイナミックストレス算出用物理量９２５及び想定最大検出誤差９２７それぞれと同一のデータである。
【０１２０】
４．処理の流れ
（１）ホストＣＰＵ３０の処理
図５は、記憶部９０に記憶されているメインプログラム９１１がホストＣＰＵ３０により読み出されて実行されることで、携帯型電話機１において実行されるメイン処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２１】
最初に、ホストＣＰＵ３０は、操作部４０を介してユーザーによりなされた指示操作を判定し（ステップＡ１）、指示操作が通話指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；通話指示操作）、通話処理を行う（ステップＡ３）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部８０に基地局との間の基地局通信を行わせ、携帯型電話機１と他機との間の通話を実現する。
【０１２２】
また、ステップＡ１において指示操作がメール送受信指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；メール送受信指示操作）、ホストＣＰＵ３０は、メール送受信処理を行う（ステップＡ５）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部８０に基地局通信を行わせ、携帯型電話機１と他機との間のメールの送受信を実現する。
【０１２３】
また、ステップＡ１において指示操作が位置／速度算出指示操作であると判定した場合は（ステップＡ１；位置／速度算出指示操作）、ホストＣＰＵ３０は、記憶部９０に記憶されているダイナミックストレス算出用物理量９２５及び想定最大検出誤差９２７を、ベースバンド処理回路部２０の処理部２７に出力する（ステップＡ７）。
【０１２４】
そして、ホストＣＰＵ３０は、処理部２７に位置／速度算出計算を実行させる位置／速度算出制御処理を行う（ステップＡ９）。そして、ホストＣＰＵ３０は、算出された位置及び速度を処理部２７から取得し、取得した位置及び速度を表示部５０に出力して表示させる（ステップＡ１１）。
【０１２５】
ステップＡ３〜Ａ１１の処理の後、ホストＣＰＵ３０は、キャリブレーション処理の実行タイミングであるか否かを判定する（ステップＡ１３）。キャリブレーションの実行タイミングは、任意のタイミングを設定可能である。
【０１２６】
例えば、携帯型電話機１の電源ＯＮからの経過時間、或いは、キャリブレーション処理を前回実行してからの経過時間が所定時間（例えば１時間）に達したタイミングとしてもよいし、携帯型電話機１の電源ＯＮ時の温度、或いは、キャリブレーション処理を前回実行したときの温度から所定温度（例えば５℃）以上の温度変化が検出されたタイミングとしてもよい。後者の場合には温度センサーを更に備えることとする。また、ユーザーによりキャリブレーション処理の実行指示操作がなされたタイミングとしてもよい。
【０１２７】
そして、まだ実行タイミングではないと判定した場合は（ステップＡ１３；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ３０は、ステップＡ１７へと処理を移行する。また、実行タイミングであると判定した場合は（ステップＡ１３；Ｙｅｓ）、記憶部９０のキャリブレーションプログラム９１２を読み出して実行することで、キャリブレーション処理を行う（ステップＡ１５）。
【０１２８】
キャリブレーション処理は、例えば公知の手法に従って、ＩＭＵ６０の各センサーのバイアスやスケールファクターといった誤差パラメーターの値を求めることにより行う。バイアスとは、定常的に付加される誤差値を意味し、スケールファクターとは、センサーの感度、すなわち計測すべき入力値の変化に対する出力値の変化の割合を意味する。
【０１２９】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、記憶部９０に記憶されているセンサーデータ９２１に基づいて、ダイナミックストレス算出用物理量９２５を算出し、記憶部９０を更新する（ステップＡ１７）。そして、記憶部９０に記憶されているキャリブレーション時刻９２２及びキャリブレーション時検出誤差９２３に基づいて、想定最大検出誤差９２７を算出し、記憶部９０を更新する（ステップＡ１９）。
【０１３０】
具体的には、キャリブレーション時検出誤差９２３を「ＥC」とした場合に、想定最大検出誤差９２７である「ＥMAX」を、例えば次式（１２）に従って算出する。
【数１２】
【０１３１】
式（１２）において、「ｋ」はキャリブレーション時刻からの経過時間「Δｔ」と正の相関を有する係数である。すなわち、経過時間「Δｔ」が大きいほど係数「ｋ」は大きくなり、算出される想定最大検出誤差「ＥMAX」も大きくなる。なお、式（１２）は想定最大検出誤差の演算式の一例であり、他の演算式を用いて想定最大検出誤差を算出することとしてもよい。キャリブレーション時刻からの経過時間「Δｔ」が大きくなるほど、想定最大検出誤差「ＥMAX」が大きくなるような演算式を定めておけばよい。
【０１３２】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、操作部４０を介してユーザーにより電源切断指示操作がなされたか否かを判定し（ステップＡ２１）、なされなかったと判定した場合は（ステップＡ２１；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、なされたと判定した場合は（ステップＡ２１；Ｙｅｓ）、メイン処理を終了する。
【０１３３】
（２）処理部２７の処理
図６は、記憶部２９に記憶されているベースバンド処理プログラム２９１が処理部２７により読み出されて実行されることで、ベースバンド処理回路部２０において実行されるベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３４】
最初に、処理部２７は、捕捉対象衛星判定処理を行う（ステップＢ１）。具体的には、不図示の時計部で計時されている現在時刻において、所与の基準位置の天空に位置するＧＰＳ衛星を、記憶部２９の衛星軌道データ２９３を用いて判定して、捕捉対象衛星とする。基準位置は、例えば、電源投入後の初回の位置算出の場合は、いわゆるサーバーアシストによってアシストサーバーから取得した位置とし、２回目以降の位置算出の場合は、最新の算出位置とする等の方法で設定できる。
【０１３５】
次いで、処理部２７は、ステップＢ１で判定した各捕捉対象衛星について、ループＡの処理を実行する（ステップＢ３〜Ｂ２７）。ループＡの処理では、処理部２７は、当該捕捉対象衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の信号強度を計測する（ステップＢ５）。そして、相関積算時間決定部２７１は、相関処理部２３１が当該捕捉対象衛星から受信したＧＰＳ衛星信号に対して相関積算処理を行う際の相関積算時間を決定する（ステップＢ７）。
【０１３６】
相関積算時間の決定は、種々の方法により実現することができる。例えば、ステップＢ５で計測したＧＰＳ衛星信号の信号強度に基づいて決定することとしてもよい。信号強度が弱いほど、長い時間に亘って相関値を積算しなければ、相関値のピークの検出が困難である。そのため、信号強度が弱くなるほど相関積算時間を長くすることが好適である。例えば、信号強度が所定の低信号強度条件（例えば、信号強度≦低信号強度閾値）を満たす場合は、相関積算時間を「２０ミリ秒」とし、低信号強度条件を満たさない場合には、相関積算時間を「１０ミリ秒」とするなどが考えられる。
【０１３７】
また、ＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定し、判定した受信環境に基づいて相関積算時間を決定してもよい。例えば、受信環境が「屋内環境（インドア環境）」である場合は、相関積算時間を「２０ミリ秒」とし、「屋外環境（アウトドア環境）」である場合は、相関積算時間を「１０ミリ秒」とするなどが考えられる。
【０１３８】
その後、処理部２７は、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号を衛星信号追尾部２５が追尾中であるか否かを判定し（ステップＢ９）、追尾中であると判定した場合は（ステップＢ９；Ｙｅｓ）、ステップＢ１３へと処理を移行する。また、追尾中ではないと判定した場合は（ステップＢ９；Ｎｏ）、処理部２７は、衛星信号捕捉処理を行い、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号を衛星信号捕捉部２３に捕捉させる（ステップＢ１１）。
【０１３９】
次いで、処理部２７は、ループバンド幅設定実行条件が成立したか否かを判定し（ステップＢ１３）、成立していないと判定した場合は（ステップＢ１３；Ｎｏ）、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。また、ループバンド幅設定実行条件が成立したと判定した場合は（ステップＢ１３；Ｙｅｓ）、処理部２７は、記憶部２９に記憶されているキャリア位相追尾ループバンド幅設定プログラム２９１３を読み出して実行することで、キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理を行う（ステップＢ１５）。
【０１４０】
図７は、キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ループバンド幅設定部２７３は、記憶部２９に記憶されているダイナミックストレス算出用物理量２９５の視線方向成分を算出する（ステップＣ１）。また、記憶部２９に記憶されている想定最大検出誤差２９７の視線方向成分を算出する（ステップＣ３）。
【０１４１】
視線方向は、携帯型電話機１から当該捕捉対象衛星へ向かう方向である。そのため、例えば、携帯型電話機１の最新の算出位置と、衛星軌道データ２９３を用いて算出した当該捕捉対象衛星の最新の衛星位置とを用いれば、視線方向を求めることができる。そして、求めた視線方向に、ダイナミックストレス算出用物理量２９５及び想定最大検出誤差２９７を投影すればよい。
【０１４２】
次いで、ループバンド幅設定部２７３は、ステップＢ５で計測した当該捕捉対象衛星の信号強度「Ｓ」と、ステップＢ７で決定した当該捕捉対象衛星の相関積算時間「Ｔ」とを用いて、式（２）に従ってサーマルノイズのループバンド幅特性「σtPLL（ＢPLL）」を求める（ステップＣ５）。
【０１４３】
また、ループバンド幅設定部２７３は、ステップＣ１で算出したダイナミックストレス算出用物理量２９５の視線方向成分と、ステップＣ３で算出した想定最大検出誤差２９７の視線方向成分とを用いて、式（３）〜（５）に従ってダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」を求める（ステップＣ７）。
【０１４４】
そして、ループバンド幅設定部２７３は、ステップＣ５で求めたサーマルノイズのループバンド幅特性「σtPLL（ＢPLL）」と、ステップＣ７で求めたダイナミックストレスのループバンド幅特性「θen（ＢPLL）」とを用いて、式（１）に従ってトータルジッターのループバンド幅特性「σPLL（ＢPLL）」を求める（ステップＣ９）。
【０１４５】
次いで、ループバンド幅設定部２７３は、ステップＣ９で求めたトータルジッターのループバンド幅特性「σPLL（ＢPLL）」に基づいて、キャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」を決定する（ステップＣ１１）。すなわち、トータルジッター「σPLL」が最小となるようにキャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」を最適化する。
【０１４６】
そして、ループバンド幅設定部２７３は、決定したキャリア位相追尾ループバンド幅「ＢPLL」をキャリア位相追尾ループフィルター部２５４に出力して（ステップＣ１３）、キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理を終了する。
【０１４７】
図６のベースバンド処理に戻って、キャリア位相追尾ループバンド幅設定処理を行った後、処理部２７は、記憶部２９に記憶されているキャリア周波数追尾ループバンド幅設定プログラム２９１５を読み出して実行することで、キャリア周波数追尾ループバンド幅設定処理を行う（ステップＢ１７）。また、処理部２７は、記憶部２９に記憶されているコード追尾ループバンド幅設定プログラム２９１１を読み出して実行することで、コード追尾ループバンド幅設定処理を行う（ステップＢ１９）。
【０１４８】
なお、キャリア周波数追尾ループバンド幅の設定と、コード追尾ループバンド幅の設定とは、原理で説明したようにキャリア位相追尾ループバンド幅の設定と同様に行うことができる。そのため、キャリア周波数追尾ループバンド幅設定処理及びコード追尾ループバンド幅設定処理の流れについては、フローチャートの図示及び説明を省略する。
【０１４９】
各種のループフィルター部のループバンド幅設定を行った後、ドップラー演算部２７５は、当該捕捉対象衛星から受信したＧＰＳ衛星信号のドップラー周波数を演算する（ステップＢ２３）。ドップラー周波数は、加速度センサー６１により検出された加速度を積分することで算出される携帯型電話機１の速度と、衛星軌道データ２９３を用いて算出される当該捕捉対象衛星の衛星速度とを用いて算出することができる。
【０１５０】
そして、ドップラー演算部２７５は、演算したドップラー周波数をキャリア除去用信号発生部２１３に出力して（ステップＢ２５）、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。全ての捕捉対象衛星についてステップＢ５〜Ｂ２５の処理を行った後、処理部２７は、ループＡの処理を終了する（ステップＢ２７）。
【０１５１】
その後、位置／速度算出部２７７は、各捕捉対象衛星について捕捉されたＧＰＳ衛星信号を利用した位置／速度算出計算を実行する（ステップＢ２９）。位置算出計算は、例えば携帯型電話機１と各捕捉対象衛星間の擬似距離を利用して、例えば最小二乗法やカルマンフィルターを用いた公知の収束演算を行うことで実現することができる。また、速度算出計算は、例えば各捕捉対象衛星から受信したＧＰＳ衛星信号の受信周波数の時間変化を利用して、公知の手法に基づいて実現することができる。
【０１５２】
次いで、処理部２７は、算出した位置及び速度をホストＣＰＵ３０に出力する（ステップＢ３１）。そして、処理部２７は、処理を終了するか否かを判定し（ステップＢ３３）、まだ終了しないと判定した場合は（ステップＢ３３；Ｎｏ）、ステップＢ１に戻る。また、処理を終了すると判定した場合は（ステップＢ３３；Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。
【０１５３】
５．作用効果
携帯型電話機１において、ＩＭＵ６０により移動状況が検出される。また、ホストＣＰＵ３０により、ＩＭＵ６０の想定される最大の検出誤差である想定最大検出誤差が算出される。そして、ベースバンド処理回路部２０の処理部２７により、ＩＭＵ６０の検出結果及び想定最大検出誤差を用いて、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号を追尾するための追尾用ループ回路のループフィルター部のループバンド幅が設定される。
【０１５４】
ＧＰＳ衛星信号の追尾用のループ回路におけるコード位相、キャリア位相及びキャリア周波数のジッターは、携帯型電話機１の移動状況に応じて大きく変動し得る。そのため、ＩＭＵ６０の検出結果を用いて各追尾用ループフィルター部のループバンド幅を設定することが適切である。しかし、ＩＭＵ６０の検出結果には当然誤差が含まれ得る。そのため、ＩＭＵ６０の検出結果の他に、ＩＭＵ６０の検出誤差も考慮してループバンド幅を設定することで、ループバンド幅を適切な値に設定することができる。
【０１５５】
特に、本実施形態では、ループフィルター部の次数に応じて、ダイナミックストレス算出用物理量に含まれ得る想定される最大の検出誤差を計算し、当該想定最大検出誤差を加味してダイナミックストレスのループバンド幅特性を求めることとした。これにより、サーマルノイズの増加にある程度の余裕を持たせることが可能となる。このことは、インドア環境などの弱電界環境においても、ロック外れを起こしにくくし、ＧＰＳ衛星信号の継続的なトラッキングを実現可能とする。
【０１５６】
６．変形例
６−１．電子機器
上述した実施例では、電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限られるわけではない。例えば、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。
【０１５７】
６−２．位置算出システム
また、上述した実施形態では、位置算出システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムを利用した位置算出システムであってもよい。
【０１５８】
６−３．移動状況の検出
上述した実施形態では、ＩＭＵ６０の加速度センサー６１により検出された加速度を用いて携帯型電話機１の移動状況を検出するものとして説明したが、ＩＭＵ６０のジャイロセンサー６３により検出された角速度を用いて移動状況を検出してもよい。また、ＩＭＵ６０に換えて、或いはＩＭＵ６０に加えて、携帯型電話機１の速度を検出するための速度センサーを具備させておき、速度センサーにより検出された移動速度を用いて移動状況を検出することとしてもよい。
【０１５９】
６−４．ＧＰＳ衛星信号の受信環境を用いたループバンド幅の設定
上述した実施形態では、ＧＰＳ衛星信号の信号強度を計測し、計測した信号強度を用いてサーマルノイズのループバンド幅特性を求めることで、ループバンド幅を計測した信号強度に適した値に設定するものとして説明した。しかし、ＧＰＳ衛星信号の信号強度は受信環境と密接に関連しているため、インドア環境やアウトドア環境といった受信環境を用いて、サーマルノイズのループバンド幅特性を求めることにしてもよい。
【０１６０】
例えば、図８に示すように、ＧＰＳ衛星信号の受信環境と、ＧＰＳ衛星信号の受信信号の信号強度とを対応付けたテーブルを記憶部２９に記憶させておく。図８のテーブルにおいて、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，・・・で表される受信環境は、インドア環境やアウトドア環境、アーバンキャニオン環境、マルチパス環境といったＧＰＳ衛星信号の受信環境を表している。また、各受信環境Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，・・・に対して、ＧＰＳ衛星信号の信号強度Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，・・・が対応付けて記憶されている。
【０１６１】
処理部２７は、捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定し、判定した受信環境に対応付けられた信号強度を読み出す。そして、読み出した信号強度を用いて、式（２）に従ってサーマルノイズのループバンド幅特性を求める。そして、求めたサーマルノイズのループバンド幅特性と、ダイナミックストレスのループバンド幅特性とを用いて、ループバンド幅を判定した受信環境に適した値に設定する。
【０１６２】
また、ＧＰＳ衛星の幾何学的な天空配置を表す指標値であるＰＤＯＰ（Position Dilution of Precision）値や、ＧＰＳ衛星の仰角等の情報も受信環境と密接に関連しているため、これらの情報を用いてループバンド幅を設定することも可能である。ＰＤＯＰ値が小さいほど受信環境が良く、仰角が高いほど受信環境が良いため、この関係を利用して上記と同様にサーマルノイズのループバンド幅特性を求めればよい。
【０１６３】
６−５．ループバンド幅の設定
上述した実施形態では、各ループフィルター部それぞれのループバンド幅を、それぞれのループ回路におけるトータルジッターを最小とするように設定するものとして説明した。しかし、原理で説明したように、トータルジッターを最小とするように設定するのではなく、トータルジッターを所定の閾値以下とするように設定してもよい。
【符号の説明】
【０１６４】
１ 携帯型電話機、 １０ ＧＰＳ受信部、 １１ ＲＦ受信回路部、 ２０ ベースバンド処理回路部、 ３０ ホストＣＰＵ、 ４０ 操作部、 ５０ 表示部、 ６０ ＩＭＵ、 ６１ 加速度センサー、 ６３ ジャイロセンサー、 ７０ 携帯電話用アンテナ、 ８０ 携帯電話用無線通信回路部、 ９０ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動状況を検出することと、
前記検出の誤差を算出することと、
前記検出結果及び前記誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定することと、
を含む衛星信号追尾方法。
【請求項２】
前記移動状況を検出することは、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーの少なくとも何れかのセンサーを用いて、所与のタイミングで前記何れかのセンサーの出力に対するキャリブレーション処理を実行することを含み、
前記誤差を算出することは、前記キャリブレーション処理を実行してからの経過時間を用いて、前記誤差を算出することを含む、
請求項１に記載の衛星信号追尾方法。
【請求項３】
前記ループバンド幅を設定することは、前記衛星信号の受信環境を用いて前記ループバンド幅を設定することを含む、
請求項１又は２に記載の衛星信号追尾方法。
【請求項４】
前記ループバンド幅を設定することは、前記追尾用フィルターのフィルター次数を用いて前記ループバンド幅を設定することを含む、
請求項１〜３の何れか一項に記載の衛星信号追尾方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の衛星信号追尾方法を行って、前記衛星信号を追尾することと、
前記追尾された前記衛星信号を用いて位置を算出することと、
を含む位置算出方法。
【請求項６】
移動状況を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果及び前記検出部の検出誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定する設定部と、
を備えた衛星信号追尾装置。
【請求項７】
加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーのうちの少なくとも１つのセンサーと、
前記少なくとも１つのセンサーの出力を用いて移動状況を検出する移動状況検出部と、
測位用衛星からの衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターと、
前記移動状況検出部の検出結果及び前記移動状況検出部の検出誤差を用いて、前記追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定する設定部と、
前記追尾用フィルターにより追尾された衛星信号を用いて位置を算出する位置算出部と、
を備えた位置算出装置。
【請求項１】
移動状況を検出することと、
前記検出の誤差を算出することと、
前記検出結果及び前記誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定することと、
を含む衛星信号追尾方法。
【請求項２】
前記移動状況を検出することは、加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーの少なくとも何れかのセンサーを用いて、所与のタイミングで前記何れかのセンサーの出力に対するキャリブレーション処理を実行することを含み、
前記誤差を算出することは、前記キャリブレーション処理を実行してからの経過時間を用いて、前記誤差を算出することを含む、
請求項１に記載の衛星信号追尾方法。
【請求項３】
前記ループバンド幅を設定することは、前記衛星信号の受信環境を用いて前記ループバンド幅を設定することを含む、
請求項１又は２に記載の衛星信号追尾方法。
【請求項４】
前記ループバンド幅を設定することは、前記追尾用フィルターのフィルター次数を用いて前記ループバンド幅を設定することを含む、
請求項１〜３の何れか一項に記載の衛星信号追尾方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の衛星信号追尾方法を行って、前記衛星信号を追尾することと、
前記追尾された前記衛星信号を用いて位置を算出することと、
を含む位置算出方法。
【請求項６】
移動状況を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果及び前記検出部の検出誤差を用いて、測位用衛星から受信した衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定する設定部と、
を備えた衛星信号追尾装置。
【請求項７】
加速度センサー、速度センサー及びジャイロセンサーのうちの少なくとも１つのセンサーと、
前記少なくとも１つのセンサーの出力を用いて移動状況を検出する移動状況検出部と、
測位用衛星からの衛星信号の追尾に用いられ、且つループバンド幅の変更が可能な追尾用フィルターと、
前記移動状況検出部の検出結果及び前記移動状況検出部の検出誤差を用いて、前記追尾用フィルターの前記ループバンド幅を設定する設定部と、
前記追尾用フィルターにより追尾された衛星信号を用いて位置を算出する位置算出部と、
を備えた位置算出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６３８７８（Ｐ２０１１−１６３８７８Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８３５（Ｐ２０１０−２５８３５）
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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