ＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システム
【課題】低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができるＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システムを得る。
【解決手段】ＧＰＳ測位端末１は、同期検出時刻算出部４と無線通信部６とを有する。同期検出時刻算出部４は、ＧＰＳ衛星ｓｋから送信されたＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号を入力して測定し、同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する。無線通信部６は、ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量又はそれに関連する情報と、同期検出時刻とを無線送信する。
【解決手段】ＧＰＳ測位端末１は、同期検出時刻算出部４と無線通信部６とを有する。同期検出時刻算出部４は、ＧＰＳ衛星ｓｋから送信されたＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号を入力して測定し、同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する。無線通信部６は、ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量又はそれに関連する情報と、同期検出時刻とを無線送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができるＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して、位置を求めるシステムである。ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを受信して位置を求める方法はコールドスタートと呼ばれる。航法メッセージのデータ量は約５ｋバイト程度であり、その受信に要する時間は１０分程度である。
【０００３】
一度、航法メッセージを受信した後は、数時間は同じ航法メッセージの情報を使用できる。その間は、僅かな情報を受信するだけで位置を求めることができる。この方法はホットスタートと呼ばれる。ホットスタートに要する時間は１秒〜数秒である。
【０００４】
従来は、端末自身がＧＰＳ衛星から航法メッセージを受信していた。その他に、航法メッセージを予め受信してサーバに蓄積しておき、携帯電話によりネットワークを介して端末に読む方法も提案されている。この方法は、ネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムと呼ばれる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６２２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように航法メッセージの受信には時間がかかる。従って、端末自身がＧＰＳ衛星から航法メッセージを受信する方法では、測位動作の時間が長くなり、端末の消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００７】
ネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムでは、携帯電話の高速の通信を利用することで、端末は航法メッセージを高速に取得することができる。しかし、航法メッセージのデータ量は膨大であるため、携帯電話システムのように、数百ｋｂｐｓ以上の伝送レートが実現できる無線システムにしか適用できない。数ｋｂｐｓの伝送レートの無線システムでは、ネットワークから端末への伝送時間が長くなるため、測位動作の時間が長くなり、かつ端末の消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができるＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＧＰＳ測位端末は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号を入力して測定し、前記同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する第１の同期検出時刻算出部と、前記ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを無線送信する第１の無線通信部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る情報算出部を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る位置算出部を示す図である。
【図４】ＧＰＳ信号と同期検出信号を示す図である。
【図５】比較例１に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図６】比較例２に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る情報算出部を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る位置算出部を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る位置算出部を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る位置算出部を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係るＧＰＳ測位装置を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための更に詳細な図である。
【図１７】本発明の実施の形態６に係るＧＰＳ測位装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係るＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システムについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。このＧＰＳ測位システムは、ＧＰＳ測位端末１と、ＧＰＳ測位端末１と無線通信するＧＰＳ測位装置２とを備える。ＧＰＳ測位端末１は携帯端末でありユーザにより様々な場所に持ち運ばれるが、ＧＰＳ測位装置２は基本的に同じ場所に位置する。複数のＧＰＳ衛星ｓｋ（ｋ＝１〜ｎ）が高度２万ｋｍを周回し、その位置は地球に対して刻々と変化する。
【００１４】
ＧＰＳ測位端末１は、ＧＰＳ信号受信部３と、同期検出時刻算出部４と、情報算出部５と、無線通信部６とを有する。同期検出時刻算出部４と無線通信部６は無線通信用のチップ内に設けられ、ＧＰＳ信号受信部３と情報算出部５はＧＰＳ測位用のチップ内に設けられる。ただし、同期検出時刻算出部４や情報算出部５はどちらのチップ内に設けられていてもよい。
【００１５】
ＧＰＳ測位装置２は、無線通信部７と、ＧＰＳ信号受信部８と、位置算出部９とを有する。無線通信部７はネットワークの基地局内に設けられている。ＧＰＳ信号受信部８や位置算出部９はサーバ内に設けられているが、基地局内に設けられていてもよい。サーバは、直接に又はインターネットを介して基地局に接続されている。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態１に係る情報算出部を示す図である。情報算出部５は、伝播時間算出部１０と、擬似距離算出部１１とを有する。図３は、本発明の実施の形態１に係る位置算出部を示す図である。位置算出部９は、送信時刻算出部１２と、衛星位置算出部１３と、端末位置算出部１４とを有する。
【００１７】
続いて、本実施の形態に係るＧＰＳ測位システムの動作について説明する。まず、ＧＰＳ測位端末１のＧＰＳ信号受信部３は、ＧＰＳ衛星ｓｋから送信されたＧＰＳ信号を同期検出して、ＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号と、ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量とを出力する。
【００１８】
図４は、ＧＰＳ信号と同期検出信号を示す図である。ＧＰＳ信号の各フレームＳ１〜Ｓ５は１５００ビット長で、その時間長は３０秒である。各フレームＳ１〜Ｓ５は５個のサブフレームに分割される。各サブフレームは３００ビット長で、その時間長は６秒である。サブフレームは３０ビットのＴＬＭ（Telemetry）で始まり、その後に３０ビットのＨＯＷ（Handover Word）が続き、その後に、２４０ビットのクロック、各衛星の状態を示すデータ、各衛星に固有の詳細軌道情報などのエフェメリスのデータ、３２個の衛星に共通する概略軌道情報や電離層補正情報などのアルマナックのデータが続く。各サブフレームは例えば１０個のワードからなる。各ワードは３０ビットで、その時間長は６００ミリ秒である。１ビットの時間長は２０ミリ秒である。
【００１９】
ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ衛星ごとに異なる同期コード（疑似雑音符号）により変調されているので、同期を取らなければ受信できない。そこで、ＧＰＳ信号受信部３は、ＧＰＳ衛星に応じて局部同期コードを発生し、その位相をＧＰＳ信号の同期コードの位相に合わせることにより同期を取ってＧＰＳ信号を受信する。この位相のずれを位相制御量と呼ぶ。
【００２０】
同期コードは、Ｃ／Ａコード（Coarse/ Acquisition Code）やＰコード（Precise code）である。Ｃ／ＡコードやＰコードとの同期の場合は、一般的には「相関」を取ることを意味する。この場合は「同期」と「相関」は同義である。本実施の形態では、同期検出信号は、ＧＰＳ信号のＣ／Ａコードの相関を取った後のパルスであり、その周期は１ミリ秒である。
【００２１】
次に、同期検出時刻算出部４は、同期検出信号を入力して測定し、同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する。本実施の形態では、ＧＰＳ測位端末１内の水晶振動子などの時計を基準として、同期検出時刻を算出する。
【００２２】
また、情報算出部５の伝播時間算出部１０は、ＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１（ＧＰＳ信号受信部３）までのＧＰＳ信号の伝播時間Δｔｍｋを位相制御量に基づいて算出する。伝播時間Δｔｍｋは以下の式で表される。
Δｔｍｋ＝Δｔｋ＋Δｔ０
ここで、ΔｔｋはＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１までのＧＰＳ信号の正確な伝播時間であり、Δｔ０はＧＰＳ衛星ｓｋ（ｋ＝１〜ｎ）同士で使用する正確な時計とＧＰＳ測位端末１で使用する時計との時間誤差量である。
【００２３】
さらに、情報算出部５の擬似距離算出部１１は、伝播時間に光速ｃを積算して、ＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１（ＧＰＳ信号受信部３）までの擬似距離を算出する。擬似距離は、時間誤差量Δｔ０を含んだ状態で計算したＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１までの距離である。
【００２４】
次に、ＧＰＳ測位端末１の無線通信部６は、擬似距離と同期検出時刻を無線送信する。そして、ＧＰＳ測位装置２の無線通信部７は、ＧＰＳ測位端末１から無線送信された擬似距離と同期検出時刻を受信する。
【００２５】
ＧＰＳ測位装置２のＧＰＳ信号受信部８は、ＧＰＳ信号を常に受信しており、そのＧＰＳ信号の航法メッセージを検出する。即ち、ＧＰＳ信号受信部８は、ＧＰＳ信号を同期検出した後、スペクトラム逆拡散処理を施すことによりＧＰＳ信号の航法メッセージを復調する。航法メッセージには、ＧＰＳ信号の送信時刻や衛星の軌道情報などが含まれている。
【００２６】
次に、位置算出部９の送信時刻算出部１２は、同期検出時刻と航法メッセージに基づいて、同期検出されたＧＰＳ信号をＧＰＳ衛星ｓｋが送信した送信時刻を算出する。そして、位置算出部９の衛星位置算出部１３は、航法メッセージの軌道情報に基づいて、その送信時刻におけるＧＰＳ衛星ｓｋの位置を算出する。そして、位置算出部９の端末位置算出部１４は、擬似距離とＧＰＳ衛星ｓｋの位置に基づいてＧＰＳ測位端末１の位置を算出する。具体的には以下のように計算する。
【００２７】
ｋ番目（ｋ＝１〜ｎ）のＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１までの擬似距離Ｒｋと、ＧＰＳ衛星ｓｋの位置（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）と、ＧＰＳ測位端末１の位置（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）との関係は以下の式で表される。
Ｒｋ＝√{（Ｘｋ−Ｘｐ）２＋（Ｙｋ−Ｙｐ）２＋（Ｚｋ−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
【００２８】
そこで、４つの衛星ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４について以下の式を求める。
Ｒ１＝√{（Ｘ１−Ｘｐ）２＋（Ｙ１−Ｙｐ）２＋（Ｚ１−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
Ｒ２＝√{（Ｘ２−Ｘｐ）２＋（Ｙ２−Ｙｐ）２＋（Ｚ２−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
Ｒ３＝√{（Ｘ３−Ｘｐ）２＋（Ｙ３−Ｙｐ）２＋（Ｚ３−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
Ｒ４＝√{（Ｘ４−Ｘｐ）２＋（Ｙ４−Ｙｐ）２＋（Ｚ４−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
【００２９】
ＧＰＳ測位端末１の位置（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）と時間誤差量Δｔ０の４つの変数は、上記の４つの式から解くことができる。このようにして位置算出部９が算出したＧＰＳ測位端末１の位置は、ＧＰＳ測位装置２上で表示される。ただし、ＧＰＳ測位端末１に転送すればＧＰＳ測位端末１上でも表示できる。
【００３０】
続いて、本実施の形態の効果について比較例と比較して説明する。図５は、比較例１に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。ＧＰＳ測位端末１自身がＧＰＳ衛星から航法メッセージを受信する。そして、ＧＰＳ測位端末１が自身の位置を算出する。
【００３１】
比較例１では、端末自身がＧＰＳ衛星ｓｋから航法メッセージを受信するため、測位動作の時間が長くなり、ＧＰＳ測位端末１の消費電力が大きくなる。これに対して、本実施の形態では、ＧＰＳ測位装置２が航法メッセージを受信するため、ＧＰＳ測位端末１が航法メッセージを受信する必要がない。これにより、ＧＰＳ測位端末１はホットスタート又はそれと同等の動作で、ＧＰＳ衛星ｓｋからの信号を受信することができる。また、ＧＰＳ測位端末１が自身の位置を算出する必要もない。従って、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができる。
【００３２】
図６は、比較例２に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。このシステムは、ネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムである。ＧＰＳ測位装置２がＧＰＳ衛星ｓｋから航法メッセージを受信して、受信した航法メッセージを無線送信する。ＧＰＳ測位端末１は、携帯電話１５を介して航法メッセージを受信する。そして、ＧＰＳ測位端末１が自身の位置を算出する。
【００３３】
比較例２では、携帯電話１５の高速の通信を利用することで、ＧＰＳ測位端末１は航法メッセージを高速に取得することができる。しかし、航法メッセージのデータ量は膨大であるため、携帯電話システムのような高伝送レートの無線システムにしか適用できない。
【００３４】
これに対して、本実施の形態では、ＧＰＳ測位端末１からＧＰＳ測位装置２に送信するデータは擬似距離と同期検出時刻だけなので、そのデータ量は多くて数百バイト程度と比較的少量である。従って、データ量の大きい航法メッセージを無線送信する必要が無いため、数ｋｂｐｓの低伝送レートの無線システムにも適用可能である。また、高伝送レートの無線システムに適用した場合でも、無線システムへの負荷を小さくできるため、有効である。
【００３５】
よって、本実施の形態に係るＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システムは、低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができる。
【００３６】
なお、図４に示すように、ＧＰＳ信号は、異なる時間間隔を持つ複数の信号を有する。これらの信号は、時間間隔が長い方から順にフレーム、サブフレーム、ワード、ビット、Ｃ／Ａコードの相関ピークである。本実施の形態では、ＧＰＳ信号受信部３は、ＧＰＳ信号のＣ／Ａコードの相関ピークを同期検出する。ただし、これに限らず、ＧＰＳ信号受信部３は、ＧＰＳ測位端末１の測位精度に応じて、ＧＰＳ信号の複数の信号の何れを同期検出するかを変えてもよい。例えば、１ミリ秒の範囲で同期が取れている場合は、同期検出時刻算出部４は１ミリ秒以下の時間間隔でＣ／Ａコードの相関ピークを測定する。また、２０ミリ秒の範囲で同期が取れている場合は、同期検出時刻算出部４は２０ミリ秒以下の時間間隔で５０ｂｐｓのビットを測定する。時間間隔が短い信号を同期検出するほど、ＧＰＳ測位端末１の測位精度が高くなる。
【００３７】
また、ＧＰＳ測位装置２から見えていないＧＰＳ衛星ｓｋのＧＰＳ信号をＧＰＳ測位端末１が同期検出しても、測位動作の役に立たない。そこで、測位時にＧＰＳ測位装置２から見えているＧＰＳ衛星ｓｋをＧＰＳ測位端末１に伝えることで、ＧＰＳ測位端末１がＧＰＳ信号を同期検出するＧＰＳ衛星ｓｋを絞り込むことができる。これにより、測位動作の時間を更に短縮することができ、かつ端末の消費電力を更に低減することができる。
【００３８】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。図８は、本発明の実施の形態２に係る情報算出部を示す図である。情報算出部５は、伝播時間算出部１０とを有する。図９は、本発明の実施の形態２に係る位置算出部を示す図である。位置算出部９は、擬似距離算出部１１と、送信時刻算出部１２と、衛星位置算出部１３と、端末位置算出部１４とを有する。
【００３９】
実施の形態１では、ＧＰＳ測位端末１の情報算出部５が擬似距離まで算出し、その擬似距離をＧＰＳ測位装置２に無線送信する。これに対して、本実施の形態では、ＧＰＳ測位端末１の情報算出部５が伝播時間を算出し、その伝播時間をＧＰＳ測位装置２に無線送信する。そして、ＧＰＳ測位装置２の位置算出部９が擬似距離を算出する。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、実施の形態１よりも更にＧＰＳ測位端末１の処理負担を軽減することができる。
【００４０】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。実施の形態１に比べて、ＧＰＳ測位端末１の情報算出部５が省略されている。図１１は、本発明の実施の形態３に係る位置算出部を示す図である。位置算出部９は、伝播時間算出部１０と、擬似距離算出部１１と、送信時刻算出部１２と、衛星位置算出部１３と、端末位置算出部１４とを有する。
【００４１】
ＧＰＳ測位端末１の無線通信部６は、位相制御量と同期検出時刻をＧＰＳ測位装置２に無線送信する。そして、ＧＰＳ測位装置２の位置算出部９が、この位相制御量に基づいて伝播時間と擬似距離を算出する。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、実施の形態１よりも更にＧＰＳ測位端末１の処理負担を軽減することができる。
【００４２】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。実施の形態１に比べて、ＧＰＳ測位端末１の情報算出部５が省略されている。図１３は、本発明の実施の形態４に係る位置算出部を示す図である。位置算出部９は、送信時刻算出部１２と、衛星位置算出部１３と、伝播時間算出部１０´と、擬似距離算出部１１と、端末位置算出部１４とを有する。
【００４３】
ＧＰＳ測位端末１の無線通信部６は、同期検出時刻だけをＧＰＳ測位装置２に無線送信する。そして、ＧＰＳ測位装置２の位置算出部９の送信時刻算出部１２が、同期検出時刻と航法メッセージに基づいて送信時刻を算出する。次に、伝播時間算出部１０´が同期検出時刻から送信時刻を減ずることで伝播時間を算出する。次に、擬似距離算出部１１が擬似距離を算出する。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、実施の形態１よりも更にＧＰＳ測位端末１の処理負担を軽減することができる。
【００４４】
実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための図である。ＧＰＳ測位端末１は、ＧＰＳ測位装置２から規定の間隔（例えば１秒間隔）で送信されるフレーム信号に同期して、ＧＰＳ測位装置２に対して送受信を行う。このフレーム信号の先頭には、フレーム番号が付してあり、その後にデータが続く。
【００４５】
また、ＧＰＳ測位端末１からＧＰＳ測位装置２にデータを通知するのにも数秒以上の時間がかかる場合があるので、ＧＰＳ測位端末１が同期検出した信号をＧＰＳ測位装置２が特定するのにフレーム番号を利用する。また、ＧＰＳ測位装置２は比較的安定度の高い発振器を有しており、この発振器のクロックを用いた正確な時計を基にフレーム信号が作られる。
【００４６】
そこで、本実施の形態では、同期検出時刻算出部４は、無線通信部６が無線通信を行う際のフレームタイミングを基準として、その基準から同期検出信号が測定されるまでＧＰＳ測位端末１の発振器のクロックによりカウントすることで同期検出時刻を算出する。これにより、ＧＰＳ測位端末１の発振器の安定度がＧＰＳ測位装置２の発振器の安定度に比べて低い場合でも、ＧＰＳ測位装置２の発振器の安定度に準じた比較的正確な同期検出時刻を算出することができる。なお、本実施の形態の同期検出時刻の算出方法は実施の形態１〜４の何れの装置にも適用できる。
【００４７】
ここで、フレーム番号はフレーム毎にインクリメントされていく。この際に、例えばフレーム番号が毎日０時に０クリアされフレーム毎にインクリメントする場合、同期検出時刻算出部４はフレーム番号及び既知のフレーム信号間隔時間から直接に正確な時刻を換算することができる。従って、同期検出時刻算出部４は正確な同期検出時刻を得ることができる。
【００４８】
実施の形態６．
例えばフレーム番号が一定周期でインクリメントするだけの場合、同期検出時刻算出部４はフレーム番号から直接に正確な時刻を換算することはできない。この場合は、ＧＰＳ測位端末１の同期検出時刻算出部４は、同期検出信号を入力して測定し、フレームタイミングを基準として、その基準から同期検出信号が測定されるまでカウントしてカウント値を算出し、基準としたフレームタイミングに対応するフレーム番号とカウント値を出力する。そして、ＧＰＳ測位端末１からＧＰＳ測位装置２に、同期検出時刻の代わりに、フレーム番号とカウント値を通知する。そして、それに基づいてＧＰＳ測位装置２側で同期検出時刻を計算する。この場合のＧＰＳ測位装置の構成について以下に説明する。なお、フレーム番号が毎日０時に０クリアされフレーム毎にインクリメントする場合でも本方法が適用可能であることは言うまでもない。
【００４９】
図１５は、本発明の実施の形態６に係るＧＰＳ測位装置を示す図である。ＧＰＳ測位装置２は、同期検出時刻算出部１６を更に有する。なお、ＧＰＳ測位装置２側の同期検出時刻算出部１６は、ＧＰＳサーバ内に設けられるが、基地局内に設けられてもよい。ＧＰＳ信号受信部３は、航法メッセージからＧＰＳ時刻を算出し、同期検出時刻算出部１６に送る。
【００５０】
図１６は、本発明の実施の形態６に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための更に詳細な図である。無線通信部７は、ＧＰＳ測位端末１からフレーム番号とカウント値を受信する。同期検出時刻算出部１６は、無線通信部７からフレーム番号とカウント値を入力し、更にネットワーク基地局内でのフレーム情報を入力し、図１６に示すように正確なＧＰＳ時刻を基準として同期検出時刻を算出する。そして、対応するＧＰＳ信号を特定し、実施の形態１〜４と同様に測位演算を行う。このようにフレーム番号から直接に時刻を換算できない場合でも、ＧＰＳ測位装置２で正確なＧＰＳ時刻との対応付けを行うことで、同期検出時刻を算出することができる。
【００５１】
図１７は、本発明の実施の形態６に係るＧＰＳ測位装置の変形例を示す図である。無線通信の基地局である無線通信部７から直接にフレーム情報が得られない場合、ＧＰＳ測位装置２側に、ＧＰＳ測位端末１の無線通信部６と同じ機能を有する無線端末通信部１７を設け、この無線端末通信部１７により基地局から発信されるフレーム情報を受信し、ＧＰＳ時刻と対応づけてもよい。このように無線通信部７から直接にフレーム情報が得られない場合でも、無線端末通信部１７から得られるフレーム情報と、無線通信部７によりＧＰＳ測位端末１から受信するフレーム番号とカウント値とから、上記と同様に同期検出時刻を算出することができる。ここで、図１７の実施の形態の場合に図１６を対応させると、「サーバが基地局から取得したフレーム情報」は「サーバが無線端末通信部から取得したフレーム情報」に書き換えられた図になる。
【符号の説明】
【００５２】
１ ＧＰＳ測位端末
２ ＧＰＳ測位装置
３ ＧＰＳ信号受信部（第１のＧＰＳ信号受信部）
４ 同期検出時刻算出部（第１の同期検出時刻算出部）
５ 情報算出部
６ 無線通信部（第１の無線通信部）
７ 無線通信部（第２の無線通信部）
８ ＧＰＳ信号受信部（第２のＧＰＳ信号受信部）
９ 位置算出部
１８ 同期検出時刻算出部（第２の同期検出時刻算出部）
ｓｋ ＧＰＳ衛星
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができるＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して、位置を求めるシステムである。ＧＰＳ衛星からの航法メッセージを受信して位置を求める方法はコールドスタートと呼ばれる。航法メッセージのデータ量は約５ｋバイト程度であり、その受信に要する時間は１０分程度である。
【０００３】
一度、航法メッセージを受信した後は、数時間は同じ航法メッセージの情報を使用できる。その間は、僅かな情報を受信するだけで位置を求めることができる。この方法はホットスタートと呼ばれる。ホットスタートに要する時間は１秒〜数秒である。
【０００４】
従来は、端末自身がＧＰＳ衛星から航法メッセージを受信していた。その他に、航法メッセージを予め受信してサーバに蓄積しておき、携帯電話によりネットワークを介して端末に読む方法も提案されている。この方法は、ネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムと呼ばれる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６２２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように航法メッセージの受信には時間がかかる。従って、端末自身がＧＰＳ衛星から航法メッセージを受信する方法では、測位動作の時間が長くなり、端末の消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００７】
ネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムでは、携帯電話の高速の通信を利用することで、端末は航法メッセージを高速に取得することができる。しかし、航法メッセージのデータ量は膨大であるため、携帯電話システムのように、数百ｋｂｐｓ以上の伝送レートが実現できる無線システムにしか適用できない。数ｋｂｐｓの伝送レートの無線システムでは、ネットワークから端末への伝送時間が長くなるため、測位動作の時間が長くなり、かつ端末の消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができるＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＧＰＳ測位端末は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号を入力して測定し、前記同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する第１の同期検出時刻算出部と、前記ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを無線送信する第１の無線通信部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る情報算出部を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る位置算出部を示す図である。
【図４】ＧＰＳ信号と同期検出信号を示す図である。
【図５】比較例１に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図６】比較例２に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る情報算出部を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る位置算出部を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る位置算出部を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る位置算出部を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係るＧＰＳ測位装置を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための更に詳細な図である。
【図１７】本発明の実施の形態６に係るＧＰＳ測位装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係るＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システムについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。このＧＰＳ測位システムは、ＧＰＳ測位端末１と、ＧＰＳ測位端末１と無線通信するＧＰＳ測位装置２とを備える。ＧＰＳ測位端末１は携帯端末でありユーザにより様々な場所に持ち運ばれるが、ＧＰＳ測位装置２は基本的に同じ場所に位置する。複数のＧＰＳ衛星ｓｋ（ｋ＝１〜ｎ）が高度２万ｋｍを周回し、その位置は地球に対して刻々と変化する。
【００１４】
ＧＰＳ測位端末１は、ＧＰＳ信号受信部３と、同期検出時刻算出部４と、情報算出部５と、無線通信部６とを有する。同期検出時刻算出部４と無線通信部６は無線通信用のチップ内に設けられ、ＧＰＳ信号受信部３と情報算出部５はＧＰＳ測位用のチップ内に設けられる。ただし、同期検出時刻算出部４や情報算出部５はどちらのチップ内に設けられていてもよい。
【００１５】
ＧＰＳ測位装置２は、無線通信部７と、ＧＰＳ信号受信部８と、位置算出部９とを有する。無線通信部７はネットワークの基地局内に設けられている。ＧＰＳ信号受信部８や位置算出部９はサーバ内に設けられているが、基地局内に設けられていてもよい。サーバは、直接に又はインターネットを介して基地局に接続されている。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態１に係る情報算出部を示す図である。情報算出部５は、伝播時間算出部１０と、擬似距離算出部１１とを有する。図３は、本発明の実施の形態１に係る位置算出部を示す図である。位置算出部９は、送信時刻算出部１２と、衛星位置算出部１３と、端末位置算出部１４とを有する。
【００１７】
続いて、本実施の形態に係るＧＰＳ測位システムの動作について説明する。まず、ＧＰＳ測位端末１のＧＰＳ信号受信部３は、ＧＰＳ衛星ｓｋから送信されたＧＰＳ信号を同期検出して、ＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号と、ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量とを出力する。
【００１８】
図４は、ＧＰＳ信号と同期検出信号を示す図である。ＧＰＳ信号の各フレームＳ１〜Ｓ５は１５００ビット長で、その時間長は３０秒である。各フレームＳ１〜Ｓ５は５個のサブフレームに分割される。各サブフレームは３００ビット長で、その時間長は６秒である。サブフレームは３０ビットのＴＬＭ（Telemetry）で始まり、その後に３０ビットのＨＯＷ（Handover Word）が続き、その後に、２４０ビットのクロック、各衛星の状態を示すデータ、各衛星に固有の詳細軌道情報などのエフェメリスのデータ、３２個の衛星に共通する概略軌道情報や電離層補正情報などのアルマナックのデータが続く。各サブフレームは例えば１０個のワードからなる。各ワードは３０ビットで、その時間長は６００ミリ秒である。１ビットの時間長は２０ミリ秒である。
【００１９】
ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ衛星ごとに異なる同期コード（疑似雑音符号）により変調されているので、同期を取らなければ受信できない。そこで、ＧＰＳ信号受信部３は、ＧＰＳ衛星に応じて局部同期コードを発生し、その位相をＧＰＳ信号の同期コードの位相に合わせることにより同期を取ってＧＰＳ信号を受信する。この位相のずれを位相制御量と呼ぶ。
【００２０】
同期コードは、Ｃ／Ａコード（Coarse/ Acquisition Code）やＰコード（Precise code）である。Ｃ／ＡコードやＰコードとの同期の場合は、一般的には「相関」を取ることを意味する。この場合は「同期」と「相関」は同義である。本実施の形態では、同期検出信号は、ＧＰＳ信号のＣ／Ａコードの相関を取った後のパルスであり、その周期は１ミリ秒である。
【００２１】
次に、同期検出時刻算出部４は、同期検出信号を入力して測定し、同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する。本実施の形態では、ＧＰＳ測位端末１内の水晶振動子などの時計を基準として、同期検出時刻を算出する。
【００２２】
また、情報算出部５の伝播時間算出部１０は、ＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１（ＧＰＳ信号受信部３）までのＧＰＳ信号の伝播時間Δｔｍｋを位相制御量に基づいて算出する。伝播時間Δｔｍｋは以下の式で表される。
Δｔｍｋ＝Δｔｋ＋Δｔ０
ここで、ΔｔｋはＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１までのＧＰＳ信号の正確な伝播時間であり、Δｔ０はＧＰＳ衛星ｓｋ（ｋ＝１〜ｎ）同士で使用する正確な時計とＧＰＳ測位端末１で使用する時計との時間誤差量である。
【００２３】
さらに、情報算出部５の擬似距離算出部１１は、伝播時間に光速ｃを積算して、ＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１（ＧＰＳ信号受信部３）までの擬似距離を算出する。擬似距離は、時間誤差量Δｔ０を含んだ状態で計算したＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１までの距離である。
【００２４】
次に、ＧＰＳ測位端末１の無線通信部６は、擬似距離と同期検出時刻を無線送信する。そして、ＧＰＳ測位装置２の無線通信部７は、ＧＰＳ測位端末１から無線送信された擬似距離と同期検出時刻を受信する。
【００２５】
ＧＰＳ測位装置２のＧＰＳ信号受信部８は、ＧＰＳ信号を常に受信しており、そのＧＰＳ信号の航法メッセージを検出する。即ち、ＧＰＳ信号受信部８は、ＧＰＳ信号を同期検出した後、スペクトラム逆拡散処理を施すことによりＧＰＳ信号の航法メッセージを復調する。航法メッセージには、ＧＰＳ信号の送信時刻や衛星の軌道情報などが含まれている。
【００２６】
次に、位置算出部９の送信時刻算出部１２は、同期検出時刻と航法メッセージに基づいて、同期検出されたＧＰＳ信号をＧＰＳ衛星ｓｋが送信した送信時刻を算出する。そして、位置算出部９の衛星位置算出部１３は、航法メッセージの軌道情報に基づいて、その送信時刻におけるＧＰＳ衛星ｓｋの位置を算出する。そして、位置算出部９の端末位置算出部１４は、擬似距離とＧＰＳ衛星ｓｋの位置に基づいてＧＰＳ測位端末１の位置を算出する。具体的には以下のように計算する。
【００２７】
ｋ番目（ｋ＝１〜ｎ）のＧＰＳ衛星ｓｋからＧＰＳ測位端末１までの擬似距離Ｒｋと、ＧＰＳ衛星ｓｋの位置（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）と、ＧＰＳ測位端末１の位置（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）との関係は以下の式で表される。
Ｒｋ＝√{（Ｘｋ−Ｘｐ）２＋（Ｙｋ−Ｙｐ）２＋（Ｚｋ−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
【００２８】
そこで、４つの衛星ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４について以下の式を求める。
Ｒ１＝√{（Ｘ１−Ｘｐ）２＋（Ｙ１−Ｙｐ）２＋（Ｚ１−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
Ｒ２＝√{（Ｘ２−Ｘｐ）２＋（Ｙ２−Ｙｐ）２＋（Ｚ２−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
Ｒ３＝√{（Ｘ３−Ｘｐ）２＋（Ｙ３−Ｙｐ）２＋（Ｚ３−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
Ｒ４＝√{（Ｘ４−Ｘｐ）２＋（Ｙ４−Ｙｐ）２＋（Ｚ４−Ｚｐ）２}＋Δｔ０・ｃ
【００２９】
ＧＰＳ測位端末１の位置（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）と時間誤差量Δｔ０の４つの変数は、上記の４つの式から解くことができる。このようにして位置算出部９が算出したＧＰＳ測位端末１の位置は、ＧＰＳ測位装置２上で表示される。ただし、ＧＰＳ測位端末１に転送すればＧＰＳ測位端末１上でも表示できる。
【００３０】
続いて、本実施の形態の効果について比較例と比較して説明する。図５は、比較例１に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。ＧＰＳ測位端末１自身がＧＰＳ衛星から航法メッセージを受信する。そして、ＧＰＳ測位端末１が自身の位置を算出する。
【００３１】
比較例１では、端末自身がＧＰＳ衛星ｓｋから航法メッセージを受信するため、測位動作の時間が長くなり、ＧＰＳ測位端末１の消費電力が大きくなる。これに対して、本実施の形態では、ＧＰＳ測位装置２が航法メッセージを受信するため、ＧＰＳ測位端末１が航法メッセージを受信する必要がない。これにより、ＧＰＳ測位端末１はホットスタート又はそれと同等の動作で、ＧＰＳ衛星ｓｋからの信号を受信することができる。また、ＧＰＳ測位端末１が自身の位置を算出する必要もない。従って、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができる。
【００３２】
図６は、比較例２に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。このシステムは、ネットワークアシスト型のＧＰＳ測位システムである。ＧＰＳ測位装置２がＧＰＳ衛星ｓｋから航法メッセージを受信して、受信した航法メッセージを無線送信する。ＧＰＳ測位端末１は、携帯電話１５を介して航法メッセージを受信する。そして、ＧＰＳ測位端末１が自身の位置を算出する。
【００３３】
比較例２では、携帯電話１５の高速の通信を利用することで、ＧＰＳ測位端末１は航法メッセージを高速に取得することができる。しかし、航法メッセージのデータ量は膨大であるため、携帯電話システムのような高伝送レートの無線システムにしか適用できない。
【００３４】
これに対して、本実施の形態では、ＧＰＳ測位端末１からＧＰＳ測位装置２に送信するデータは擬似距離と同期検出時刻だけなので、そのデータ量は多くて数百バイト程度と比較的少量である。従って、データ量の大きい航法メッセージを無線送信する必要が無いため、数ｋｂｐｓの低伝送レートの無線システムにも適用可能である。また、高伝送レートの無線システムに適用した場合でも、無線システムへの負荷を小さくできるため、有効である。
【００３５】
よって、本実施の形態に係るＧＰＳ測位端末及びＧＰＳ測位システムは、低伝送レートの無線システムにも適用可能であり、測位動作の時間を短縮することができ、かつ端末の消費電力を低減することができる。
【００３６】
なお、図４に示すように、ＧＰＳ信号は、異なる時間間隔を持つ複数の信号を有する。これらの信号は、時間間隔が長い方から順にフレーム、サブフレーム、ワード、ビット、Ｃ／Ａコードの相関ピークである。本実施の形態では、ＧＰＳ信号受信部３は、ＧＰＳ信号のＣ／Ａコードの相関ピークを同期検出する。ただし、これに限らず、ＧＰＳ信号受信部３は、ＧＰＳ測位端末１の測位精度に応じて、ＧＰＳ信号の複数の信号の何れを同期検出するかを変えてもよい。例えば、１ミリ秒の範囲で同期が取れている場合は、同期検出時刻算出部４は１ミリ秒以下の時間間隔でＣ／Ａコードの相関ピークを測定する。また、２０ミリ秒の範囲で同期が取れている場合は、同期検出時刻算出部４は２０ミリ秒以下の時間間隔で５０ｂｐｓのビットを測定する。時間間隔が短い信号を同期検出するほど、ＧＰＳ測位端末１の測位精度が高くなる。
【００３７】
また、ＧＰＳ測位装置２から見えていないＧＰＳ衛星ｓｋのＧＰＳ信号をＧＰＳ測位端末１が同期検出しても、測位動作の役に立たない。そこで、測位時にＧＰＳ測位装置２から見えているＧＰＳ衛星ｓｋをＧＰＳ測位端末１に伝えることで、ＧＰＳ測位端末１がＧＰＳ信号を同期検出するＧＰＳ衛星ｓｋを絞り込むことができる。これにより、測位動作の時間を更に短縮することができ、かつ端末の消費電力を更に低減することができる。
【００３８】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。図８は、本発明の実施の形態２に係る情報算出部を示す図である。情報算出部５は、伝播時間算出部１０とを有する。図９は、本発明の実施の形態２に係る位置算出部を示す図である。位置算出部９は、擬似距離算出部１１と、送信時刻算出部１２と、衛星位置算出部１３と、端末位置算出部１４とを有する。
【００３９】
実施の形態１では、ＧＰＳ測位端末１の情報算出部５が擬似距離まで算出し、その擬似距離をＧＰＳ測位装置２に無線送信する。これに対して、本実施の形態では、ＧＰＳ測位端末１の情報算出部５が伝播時間を算出し、その伝播時間をＧＰＳ測位装置２に無線送信する。そして、ＧＰＳ測位装置２の位置算出部９が擬似距離を算出する。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、実施の形態１よりも更にＧＰＳ測位端末１の処理負担を軽減することができる。
【００４０】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。実施の形態１に比べて、ＧＰＳ測位端末１の情報算出部５が省略されている。図１１は、本発明の実施の形態３に係る位置算出部を示す図である。位置算出部９は、伝播時間算出部１０と、擬似距離算出部１１と、送信時刻算出部１２と、衛星位置算出部１３と、端末位置算出部１４とを有する。
【００４１】
ＧＰＳ測位端末１の無線通信部６は、位相制御量と同期検出時刻をＧＰＳ測位装置２に無線送信する。そして、ＧＰＳ測位装置２の位置算出部９が、この位相制御量に基づいて伝播時間と擬似距離を算出する。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、実施の形態１よりも更にＧＰＳ測位端末１の処理負担を軽減することができる。
【００４２】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係るＧＰＳ測位システムを示す図である。実施の形態１に比べて、ＧＰＳ測位端末１の情報算出部５が省略されている。図１３は、本発明の実施の形態４に係る位置算出部を示す図である。位置算出部９は、送信時刻算出部１２と、衛星位置算出部１３と、伝播時間算出部１０´と、擬似距離算出部１１と、端末位置算出部１４とを有する。
【００４３】
ＧＰＳ測位端末１の無線通信部６は、同期検出時刻だけをＧＰＳ測位装置２に無線送信する。そして、ＧＰＳ測位装置２の位置算出部９の送信時刻算出部１２が、同期検出時刻と航法メッセージに基づいて送信時刻を算出する。次に、伝播時間算出部１０´が同期検出時刻から送信時刻を減ずることで伝播時間を算出する。次に、擬似距離算出部１１が擬似距離を算出する。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、実施の形態１よりも更にＧＰＳ測位端末１の処理負担を軽減することができる。
【００４４】
実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための図である。ＧＰＳ測位端末１は、ＧＰＳ測位装置２から規定の間隔（例えば１秒間隔）で送信されるフレーム信号に同期して、ＧＰＳ測位装置２に対して送受信を行う。このフレーム信号の先頭には、フレーム番号が付してあり、その後にデータが続く。
【００４５】
また、ＧＰＳ測位端末１からＧＰＳ測位装置２にデータを通知するのにも数秒以上の時間がかかる場合があるので、ＧＰＳ測位端末１が同期検出した信号をＧＰＳ測位装置２が特定するのにフレーム番号を利用する。また、ＧＰＳ測位装置２は比較的安定度の高い発振器を有しており、この発振器のクロックを用いた正確な時計を基にフレーム信号が作られる。
【００４６】
そこで、本実施の形態では、同期検出時刻算出部４は、無線通信部６が無線通信を行う際のフレームタイミングを基準として、その基準から同期検出信号が測定されるまでＧＰＳ測位端末１の発振器のクロックによりカウントすることで同期検出時刻を算出する。これにより、ＧＰＳ測位端末１の発振器の安定度がＧＰＳ測位装置２の発振器の安定度に比べて低い場合でも、ＧＰＳ測位装置２の発振器の安定度に準じた比較的正確な同期検出時刻を算出することができる。なお、本実施の形態の同期検出時刻の算出方法は実施の形態１〜４の何れの装置にも適用できる。
【００４７】
ここで、フレーム番号はフレーム毎にインクリメントされていく。この際に、例えばフレーム番号が毎日０時に０クリアされフレーム毎にインクリメントする場合、同期検出時刻算出部４はフレーム番号及び既知のフレーム信号間隔時間から直接に正確な時刻を換算することができる。従って、同期検出時刻算出部４は正確な同期検出時刻を得ることができる。
【００４８】
実施の形態６．
例えばフレーム番号が一定周期でインクリメントするだけの場合、同期検出時刻算出部４はフレーム番号から直接に正確な時刻を換算することはできない。この場合は、ＧＰＳ測位端末１の同期検出時刻算出部４は、同期検出信号を入力して測定し、フレームタイミングを基準として、その基準から同期検出信号が測定されるまでカウントしてカウント値を算出し、基準としたフレームタイミングに対応するフレーム番号とカウント値を出力する。そして、ＧＰＳ測位端末１からＧＰＳ測位装置２に、同期検出時刻の代わりに、フレーム番号とカウント値を通知する。そして、それに基づいてＧＰＳ測位装置２側で同期検出時刻を計算する。この場合のＧＰＳ測位装置の構成について以下に説明する。なお、フレーム番号が毎日０時に０クリアされフレーム毎にインクリメントする場合でも本方法が適用可能であることは言うまでもない。
【００４９】
図１５は、本発明の実施の形態６に係るＧＰＳ測位装置を示す図である。ＧＰＳ測位装置２は、同期検出時刻算出部１６を更に有する。なお、ＧＰＳ測位装置２側の同期検出時刻算出部１６は、ＧＰＳサーバ内に設けられるが、基地局内に設けられてもよい。ＧＰＳ信号受信部３は、航法メッセージからＧＰＳ時刻を算出し、同期検出時刻算出部１６に送る。
【００５０】
図１６は、本発明の実施の形態６に係る同期検出時刻の算出方法を説明するための更に詳細な図である。無線通信部７は、ＧＰＳ測位端末１からフレーム番号とカウント値を受信する。同期検出時刻算出部１６は、無線通信部７からフレーム番号とカウント値を入力し、更にネットワーク基地局内でのフレーム情報を入力し、図１６に示すように正確なＧＰＳ時刻を基準として同期検出時刻を算出する。そして、対応するＧＰＳ信号を特定し、実施の形態１〜４と同様に測位演算を行う。このようにフレーム番号から直接に時刻を換算できない場合でも、ＧＰＳ測位装置２で正確なＧＰＳ時刻との対応付けを行うことで、同期検出時刻を算出することができる。
【００５１】
図１７は、本発明の実施の形態６に係るＧＰＳ測位装置の変形例を示す図である。無線通信の基地局である無線通信部７から直接にフレーム情報が得られない場合、ＧＰＳ測位装置２側に、ＧＰＳ測位端末１の無線通信部６と同じ機能を有する無線端末通信部１７を設け、この無線端末通信部１７により基地局から発信されるフレーム情報を受信し、ＧＰＳ時刻と対応づけてもよい。このように無線通信部７から直接にフレーム情報が得られない場合でも、無線端末通信部１７から得られるフレーム情報と、無線通信部７によりＧＰＳ測位端末１から受信するフレーム番号とカウント値とから、上記と同様に同期検出時刻を算出することができる。ここで、図１７の実施の形態の場合に図１６を対応させると、「サーバが基地局から取得したフレーム情報」は「サーバが無線端末通信部から取得したフレーム情報」に書き換えられた図になる。
【符号の説明】
【００５２】
１ ＧＰＳ測位端末
２ ＧＰＳ測位装置
３ ＧＰＳ信号受信部（第１のＧＰＳ信号受信部）
４ 同期検出時刻算出部（第１の同期検出時刻算出部）
５ 情報算出部
６ 無線通信部（第１の無線通信部）
７ 無線通信部（第２の無線通信部）
８ ＧＰＳ信号受信部（第２のＧＰＳ信号受信部）
９ 位置算出部
１８ 同期検出時刻算出部（第２の同期検出時刻算出部）
ｓｋ ＧＰＳ衛星
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号を入力して測定し、前記同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する第１の同期検出時刻算出部と、
前記ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを無線送信する第１の無線通信部とを有することを特徴とするＧＰＳ測位端末。
【請求項２】
前記ＧＰＳ信号を同期検出して前記同期検出信号と前記位相制御量を出力する第１のＧＰＳ信号受信部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ測位端末。
【請求項３】
前記ＧＰＳ信号は、異なる時間間隔を持つ複数の信号を有し、
前記第１のＧＰＳ信号受信部は、前記ＧＰＳ測位端末の測位精度に応じて、前記ＧＰＳ信号の前記複数の信号の何れを同期検出するかを変えることを特徴とする請求項２に記載のＧＰＳ測位端末。
【請求項４】
前記第１の同期検出時刻算出部は、前記第１の無線通信部が無線通信を行う際のフレームタイミングを基準として、前記同期検出時刻を算出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のＧＰＳ測位端末。
【請求項５】
前記ＧＰＳ衛星から前記ＧＰＳ測位端末までの前記ＧＰＳ信号の伝播時間、又は、前記ＧＰＳ衛星から前記ＧＰＳ測位端末までの擬似距離を、前記位相制御量に基づいて算出する情報算出部を更に備え、
前記第１の無線通信部は、前記位相制御量に関連する情報として、前記伝播時間又は前記擬似距離を無線送信することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のＧＰＳ測位端末。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のＧＰＳ測位端末と、
前記ＧＰＳ測位端末と無線通信するＧＰＳ測位装置とを備え、
前記ＧＰＳ測位装置は、
前記ＧＰＳ測位端末から無線送信された前記位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを受信する第２の無線通信部と、
前記ＧＰＳ信号を受信して前記ＧＰＳ信号の航法メッセージを検出する第２のＧＰＳ信号受信部と、
前記同期検出時刻に基づいて前記ＧＰＳ衛星が前記ＧＰＳ信号を送信した送信時刻を算出し、前記航法メッセージに基づいて前記送信時刻における前記ＧＰＳ衛星の位置を算出し、前記位相制御量又はそれに関連する情報と前記ＧＰＳ衛星の位置に基づいて前記ＧＰＳ測位端末の位置を算出する位置算出部とを有することを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項７】
ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を同期検出して、前記ＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号と、前記ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量とを出力する第１のＧＰＳ信号受信部と、
前記同期検出信号を入力して測定し、無線通信を行う際のフレームタイミングを基準として、その基準から前記同期検出信号が測定されるまでカウントしてカウント値を算出し、基準とした前記フレームタイミングに対応するフレーム番号と前記カウント値を出力する第１の同期検出時刻算出部と、
前記位相制御量、又は、それから算出される前記ＧＰＳ衛星から前記第１のＧＰＳ信号受信部までの前記ＧＰＳ信号の伝播時間、若しくは、前記ＧＰＳ衛星から前記第１のＧＰＳ信号受信部までの擬似距離と、前記フレーム番号と、前記カウント値とを無線送信する第１の無線通信部とを有することを特徴とするＧＰＳ測位端末。
【請求項８】
請求項７に記載のＧＰＳ測位端末と、
前記ＧＰＳ測位端末と無線通信するＧＰＳ測位装置とを備え、
前記ＧＰＳ測位装置は、
前記ＧＰＳ測位端末から無線送信された前記位相制御量又は前記伝播時間又は前記擬似距離と、前記フレーム番号と、前記カウント値とを受信し、ネットワーク基地局内でのフレーム情報を生成する第２の無線通信部と、
前記ＧＰＳ信号を受信して前記ＧＰＳ信号の航法メッセージを検出する第２のＧＰＳ信号受信部と、
前記フレーム番号、前記カウント値、及び前記フレーム情報から、同期検出時刻を算出する第２の同期検出時刻算出部と、
前記同期検出時刻に基づいて前記ＧＰＳ衛星が前記ＧＰＳ信号を送信した送信時刻を算出し、前記航法メッセージに基づいて前記送信時刻における前記ＧＰＳ衛星の位置を算出し、前記位相制御量又は前記伝播時間又は前記擬似距離と前記ＧＰＳ衛星の位置に基づいて前記ＧＰＳ測位端末の位置を算出する位置算出部とを有することを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項９】
前記第２の無線通信部が生成したフレーム情報を受信する無線端末通信部を更に備え、
前記第２の同期検出時刻算出部は、前記第２の無線通信部が受信した前記フレーム番号及び前記カウント値と、前記無線端末通信部が受信した前記フレーム情報とから、前期同期検出時刻を算出することを特徴とする請求項８に記載のＧＰＳ測位システム。
【請求項１】
ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号を入力して測定し、前記同期検出信号の測定時刻を同期検出時刻として算出する第１の同期検出時刻算出部と、
前記ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを無線送信する第１の無線通信部とを有することを特徴とするＧＰＳ測位端末。
【請求項２】
前記ＧＰＳ信号を同期検出して前記同期検出信号と前記位相制御量を出力する第１のＧＰＳ信号受信部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ測位端末。
【請求項３】
前記ＧＰＳ信号は、異なる時間間隔を持つ複数の信号を有し、
前記第１のＧＰＳ信号受信部は、前記ＧＰＳ測位端末の測位精度に応じて、前記ＧＰＳ信号の前記複数の信号の何れを同期検出するかを変えることを特徴とする請求項２に記載のＧＰＳ測位端末。
【請求項４】
前記第１の同期検出時刻算出部は、前記第１の無線通信部が無線通信を行う際のフレームタイミングを基準として、前記同期検出時刻を算出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のＧＰＳ測位端末。
【請求項５】
前記ＧＰＳ衛星から前記ＧＰＳ測位端末までの前記ＧＰＳ信号の伝播時間、又は、前記ＧＰＳ衛星から前記ＧＰＳ測位端末までの擬似距離を、前記位相制御量に基づいて算出する情報算出部を更に備え、
前記第１の無線通信部は、前記位相制御量に関連する情報として、前記伝播時間又は前記擬似距離を無線送信することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のＧＰＳ測位端末。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のＧＰＳ測位端末と、
前記ＧＰＳ測位端末と無線通信するＧＰＳ測位装置とを備え、
前記ＧＰＳ測位装置は、
前記ＧＰＳ測位端末から無線送信された前記位相制御量又はそれに関連する情報と、前記同期検出時刻とを受信する第２の無線通信部と、
前記ＧＰＳ信号を受信して前記ＧＰＳ信号の航法メッセージを検出する第２のＧＰＳ信号受信部と、
前記同期検出時刻に基づいて前記ＧＰＳ衛星が前記ＧＰＳ信号を送信した送信時刻を算出し、前記航法メッセージに基づいて前記送信時刻における前記ＧＰＳ衛星の位置を算出し、前記位相制御量又はそれに関連する情報と前記ＧＰＳ衛星の位置に基づいて前記ＧＰＳ測位端末の位置を算出する位置算出部とを有することを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項７】
ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を同期検出して、前記ＧＰＳ信号を同期検出したことを示す同期検出信号と、前記ＧＰＳ信号を同期検出した際の位相制御量とを出力する第１のＧＰＳ信号受信部と、
前記同期検出信号を入力して測定し、無線通信を行う際のフレームタイミングを基準として、その基準から前記同期検出信号が測定されるまでカウントしてカウント値を算出し、基準とした前記フレームタイミングに対応するフレーム番号と前記カウント値を出力する第１の同期検出時刻算出部と、
前記位相制御量、又は、それから算出される前記ＧＰＳ衛星から前記第１のＧＰＳ信号受信部までの前記ＧＰＳ信号の伝播時間、若しくは、前記ＧＰＳ衛星から前記第１のＧＰＳ信号受信部までの擬似距離と、前記フレーム番号と、前記カウント値とを無線送信する第１の無線通信部とを有することを特徴とするＧＰＳ測位端末。
【請求項８】
請求項７に記載のＧＰＳ測位端末と、
前記ＧＰＳ測位端末と無線通信するＧＰＳ測位装置とを備え、
前記ＧＰＳ測位装置は、
前記ＧＰＳ測位端末から無線送信された前記位相制御量又は前記伝播時間又は前記擬似距離と、前記フレーム番号と、前記カウント値とを受信し、ネットワーク基地局内でのフレーム情報を生成する第２の無線通信部と、
前記ＧＰＳ信号を受信して前記ＧＰＳ信号の航法メッセージを検出する第２のＧＰＳ信号受信部と、
前記フレーム番号、前記カウント値、及び前記フレーム情報から、同期検出時刻を算出する第２の同期検出時刻算出部と、
前記同期検出時刻に基づいて前記ＧＰＳ衛星が前記ＧＰＳ信号を送信した送信時刻を算出し、前記航法メッセージに基づいて前記送信時刻における前記ＧＰＳ衛星の位置を算出し、前記位相制御量又は前記伝播時間又は前記擬似距離と前記ＧＰＳ衛星の位置に基づいて前記ＧＰＳ測位端末の位置を算出する位置算出部とを有することを特徴とするＧＰＳ測位システム。
【請求項９】
前記第２の無線通信部が生成したフレーム情報を受信する無線端末通信部を更に備え、
前記第２の同期検出時刻算出部は、前記第２の無線通信部が受信した前記フレーム番号及び前記カウント値と、前記無線端末通信部が受信した前記フレーム情報とから、前期同期検出時刻を算出することを特徴とする請求項８に記載のＧＰＳ測位システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１２２９０２（Ｐ２０１２−１２２９０２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４９６８（Ｐ２０１０−２７４９６８）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（５９１２３０２９５）ＮＴＴエレクトロニクス株式会社 (565)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（５９１２３０２９５）ＮＴＴエレクトロニクス株式会社 (565)
【Ｆターム（参考）】
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