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技術 衛星電波受信装置、電子時計、電波受信レベル判断方法、及びプログラム

出願人 カシオ計算機株式会社
発明者 尾下佑樹黒羽晃洋
出願日 2016年8月10日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-157153
公開日 2018年2月15日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2018-025459
状態 特許登録済
技術分野 電子時計
主要キーワード 数値レベル 取得目的 周期番号 動作部位 移動経過 受信態勢 捕捉情報 精密軌道
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月15日)のものです。
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図面 (5)

課題

より適切に受信状態良否の判断を行いながら精度良い日時情報出力可能衛星電波受信装置電子時計電波受信レベル判断方法、及びプログラムを提供する。

解決手段

測位衛星からの電波を受信する受信部と、受信電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する信号処理部と、を有する電波受信処理部と、制御部と、を備え、電波受信処理部は、現在日時情報として所定のタイミング信号及び出力日時情報を制御部に出力し、制御部は、受信電波情報を電波受信処理部から所定の頻度で取得して、受信継続時間計数し、取得された受信電波情報に基づいて受信部による測位衛星からの電波の受信状態の良否を示す受信レベルを判断し、現在日時の同定に必要な所定数以上の電波の受信継続時間が測位衛星の種別に応じた基準継続時間以上となるタイミングまでに受信電波情報の取得を中止する。

概要

背景

従来、GNSS(Global Navigation Satellite System)に係る各測位ステム測位衛星から電波を受信して日時情報位置情報を取得する技術がある。測位衛星からの電波は、測位衛星を視認可能な全世界で受信可能であり、電子時計を始めとする各種電子機器で広く用いられている。

球表面上における位置情報を取得する場合、少なくとも3機の測位衛星からタイミング(日時)情報と衛星位置軌道)情報を取得する必要がある。また、三次元位置情報を取得するには、4機以上の測位衛星の電波を受信するのが好ましい。各測位衛星から送信される情報は、各測位システムで規定されたフォーマットに従って送信されており、当該フォーマットに応じて各々対応する期間の情報を受信、取得することで、日時情報や位置(軌道)情報が取得される。これらの電波受信復調や、現在位置の算出に係る処理などは、通常、専用のモジュールなどの構成により行われている。

しかしながら、高層建築物の多い大都市部、山岳丘陵地帯や、壁などに囲まれた室内などでは、測位衛星から送信された電波が遮られて受信電波強度減衰したり、受信可能な測位衛星の数が少なくなったりすることにより、位置情報の取得に十分な情報が得られないまま時間が経過して時間や電力を無駄にするという問題がある。これに対し、特許文献1には、受信している測位衛星の数や電波の受信強度に基づいて受信状態良否を示す受信状態レベル受信レベル)を複数段階判別し、この判別された受信状態レベルを表示させる技術が開示されている。

概要

より適切に受信状態の良否の判断を行いながら精度良い日時情報を出力可能衛星電波受信装置、電子時計、電波受信レベル判断方法、及びプログラムを提供する。測位衛星からの電波を受信する受信部と、受信電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する信号処理部と、を有する電波受信処理部と、制御部と、を備え、電波受信処理部は、現在日時情報として所定のタイミング信号及び出力日時情報を制御部に出力し、制御部は、受信電波情報を電波受信処理部から所定の頻度で取得して、受信継続時間計数し、取得された受信電波情報に基づいて受信部による測位衛星からの電波の受信状態の良否を示す受信レベルを判断し、現在日時の同定に必要な所定数以上の電波の受信継続時間が測位衛星の種別に応じた基準継続時間以上となるタイミングまでに受信電波情報の取得を中止する。

目的

この発明の目的は、より適切に受信状態の良否の判断を行いながら精度良い日時情報を出力可能な衛星電波受信装置、電子時計、電波受信レベル判断方法、及びプログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

測位衛星からの電波を受信する受信部と、受信された電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する信号処理部と、を有する電波受信処理部と、制御部と、を備え、前記電波受信処理部は、現在日時情報として所定のタイミング信号及び当該タイミング信号の出力日時情報を前記制御部に出力し、前記制御部は、前記受信部により受信された電波に係る受信電波情報を前記電波受信処理部から所定の頻度で取得して、受信継続時間計数し、前記取得された受信電波情報に基づいて前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状態良否を示す受信レベルを判断し、現在日時の同定に必要な所定数以上の電波の前記受信継続時間が前記測位衛星の種別に応じた基準継続時間以上となるタイミングまでに前記受信電波情報の取得を中止することを特徴とする衛星電波受信装置

請求項2

前記基準継続時間は、前記測位衛星の種別に応じた前記送信データの送信フォーマットにおいて現在日時を同定するための情報を取得するのに必要な最短の受信継続時間未満に定められていることを特徴とする請求項1記載の衛星電波受信装置。

請求項3

前記受信電波情報には、受信されている電波の受信強度を各々示す情報が含まれていることを特徴とする請求項1又は2記載の衛星電波受信装置。

請求項4

前記制御部は、前記受信電波情報の取得を中止した後、当該中止のタイミングで前記受信継続時間が前記基準継続時間以上である電波のうち、少なくとも前記受信継続時間が最小のものについて当該受信継続時間の計数を続け、計数されている前記受信継続時間が所定の基準待機時間以上となるまでに前記電波受信処理部から現在日時情報が取得されない場合には、前記受信レベルを低下させることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。

請求項5

前記所定の基準待機時間は、前記測位衛星の種別に応じた前記送信データの送信フォーマットにおいて現在日時を同定するための情報を取得するのに必要な最長の受信継続時間以上に定められていることを特徴とする請求項4記載の衛星電波受信装置。

請求項6

前記制御部は、判断された前記受信レベルに従って前記電波受信処理部による現在日時の同定に係る処理を中止させるか否かを判別することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。

請求項7

所定の報知動作を行う報知動作部を備え、前記制御部は、判断された前記受信レベルに応じた報知動作を前記報知動作部により行わせることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。

請求項8

請求項1〜7の何れか一項に記載の衛星電波受信装置と、現在日時を計数する計時部と、前記計時部により計数されている現在日時に基づいて少なくとも時刻を表示する表示部と、を備えることを特徴とする電子時計

請求項9

前記制御部は、前記電波受信処理部から入力された現在日時情報に基づいて前記計時部の計数する日時を修正することを特徴とする請求項8記載の電子時計。

請求項10

前記信号処理部は、現在日時とともに現在位置を同定し、前記制御部は、前記電波受信処理部から取得された当該現在位置に係る情報に基づいて、前記現在位置における地方時に係る設定を同定し、当該地方時での現在日時を前記表示部により表示させることを特徴とする請求項8又は9記載の電子時計。

請求項11

測位衛星からの電波を受信する受信部と、受信された電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する信号処理部と、を有する電波受信処理部を備え、当該電波受信処理部は、現在日時情報として所定のタイミング信号及び当該タイミング信号の出力日時情報を出力する衛星電波受信装置の電波受信レベル判断方法であって、前記受信部により受信された電波に係る受信電波情報を前記電波受信処理部から所定の頻度で取得して、受信継続時間を計数する計数ステップ、前記取得された受信電波情報に基づいて前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状態の良否を示す受信レベルを判断する判断ステップ、現在日時の同定に必要な所定数以上の電波の前記受信継続時間が前記測位衛星の種別に応じた基準継続時間以上となるタイミングまでに前記受信電波情報の取得を中止する情報取得中止ステップ、を含むことを特徴とする電波受信レベル判断方法。

請求項12

測位衛星からの電波を受信する受信部と、受信された電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する信号処理部と、を有する電波受信処理部を備え、現在日時情報として前記電波受信処理部から所定のタイミング信号及び当該タイミング信号の出力日時情報が入力される衛星電波受信装置のコンピュータを、前記受信部により受信された電波に係る受信電波情報を前記電波受信処理部から所定の頻度で取得して、受信継続時間を計数する計数手段、前記取得された受信電波情報に基づいて前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状態の良否を示す受信レベルを判断する判断手段、現在日時の同定に必要な所定数以上の電波の前記受信継続時間が前記測位衛星の種別に応じた基準継続時間以上となるタイミングまでに前記受信電波情報の取得を中止する情報取得中止手段、として機能させることを特徴とするプログラム

技術分野

背景技術

0002

従来、GNSS(Global Navigation Satellite System)に係る各測位ステム測位衛星から電波を受信して日時情報位置情報を取得する技術がある。測位衛星からの電波は、測位衛星を視認可能な全世界で受信可能であり、電子時計を始めとする各種電子機器で広く用いられている。

0003

球表面上における位置情報を取得する場合、少なくとも3機の測位衛星からタイミング(日時)情報と衛星位置軌道)情報を取得する必要がある。また、三次元位置情報を取得するには、4機以上の測位衛星の電波を受信するのが好ましい。各測位衛星から送信される情報は、各測位システムで規定されたフォーマットに従って送信されており、当該フォーマットに応じて各々対応する期間の情報を受信、取得することで、日時情報や位置(軌道)情報が取得される。これらの電波受信復調や、現在位置の算出に係る処理などは、通常、専用のモジュールなどの構成により行われている。

0004

しかしながら、高層建築物の多い大都市部、山岳丘陵地帯や、壁などに囲まれた室内などでは、測位衛星から送信された電波が遮られて受信電波強度減衰したり、受信可能な測位衛星の数が少なくなったりすることにより、位置情報の取得に十分な情報が得られないまま時間が経過して時間や電力を無駄にするという問題がある。これに対し、特許文献1には、受信している測位衛星の数や電波の受信強度に基づいて受信状態良否を示す受信状態レベル受信レベル)を複数段階判別し、この判別された受信状態レベルを表示させる技術が開示されている。

先行技術

0005

特開2013−213828号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、衛星電波を受信する電子機器(衛星電波受信装置)において、衛星電波を受信する構成から随時受信衛星数や受信強度などの情報を取得して受信状態の良否の判断を行わせようとすると、これらの情報を受信するタイミングと、取得された現在日時を出力しようとした場合における当該現在日時の送信タイミングとが重複してずれが生じ、正しい日時情報の取得の妨げの問題になるという課題がある。

0007

この発明の目的は、より適切に受信状態の良否の判断を行いながら精度良い日時情報を出力可能な衛星電波受信装置、電子時計、電波受信レベル判断方法、及びプログラムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するため、本発明は、
測位衛星からの電波を受信する受信部と、
受信された電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する信号処理部と、
を有する電波受信処理部と、
制御部と、
を備え、
前記電波受信処理部は、現在日時情報として所定のタイミング信号及び当該タイミング信号の出力日時情報を前記制御部に出力し、
前記制御部は、
前記受信部により受信された電波に係る受信電波情報を前記電波受信処理部から所定の頻度で取得して、受信継続時間計数し、
前記取得された受信電波情報に基づいて前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状態の良否を示す受信レベルを判断し、
現在日時の同定に必要な所定数以上の電波の前記受信継続時間が前記測位衛星の種別に応じた基準継続時間以上となるタイミングまでに前記受信電波情報の取得を中止する
ことを特徴とする衛星電波受信装置である。

発明の効果

0009

本発明に従うと、衛星電波受信装置において、より適切に受信状態の良否の判断を行いながら精度良い日時情報を出力可能となるという効果がある。

図面の簡単な説明

0010

本発明の衛星電波受信装置を備える電子時計の機能構成を説明するブロック図である。
GPS衛星から送信される電波により送られる信号の航法メッセージのフォーマットを説明する図である。
本実施形態の電子時計で実行される測位制御処理制御手順を示すフローチャートである。
測位制御処理の変形例を示すフローチャートである。

実施例

0011

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の衛星電波受信装置を備える電子時計1の機能構成を説明するブロック図である。

0012

この電子時計1(衛星電波受信装置)は、マイコン40(制御部、コンピュータ)と、衛星電波受信処理部50(電波受信処理部)及びアンテナA1と、操作受付部61と、表示部62(報知動作部)と、電力供給部70などを備える。

0013

マイコン40は、電子時計1の全体動作を統括制御する。マイコン40は、CPU41(Central Processing Unit)と、ROM42(Read Only Memory)と、RAM43(Random Access Memory)と、発振回路46と、分周回路47と、計時回路48(計時部)などを備える。

0014

CPU41は、各種演算処理を行うプロセッサであり、制御動作を行う。ROM42は、CPU41が制御動作を実行するためのプログラム421や初期設定データなどを格納する。ROM42としては、マスクROMの他、データの書き換え更新が可能なフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを有していても良い。
プログラム421には、後述の測位制御処理に係る制御プログラムが含まれる。
RAM43は、CPU41に作業用メモリ空間を提供し、一時データを記憶する。RAM43には、衛星電波受信処理部50による衛星電波の受信時における各測位衛星の受信状態を記憶する受信状態記憶部431が定められる。この受信状態記憶部431は、衛星電波受信処理部50に衛星電波受信に係る動作命令を行っている期間にのみ一時的に設定されれば良い。

0015

発振回路46は、所定の周波数の信号を生成して出力する。信号の生成には、例えば、水晶発振器などが用いられる。この水晶発振器は、マイコン40に対して外付けされて良い。

0016

分周回路47は、発振回路46から入力された周波数信号を設定された分周比分周した分周信号を出力する。分周比の設定は、CPU41により変更されて良い。
計時回路48は、分周回路47から入力された所定の周波数の分周信号を計数することで現在日時を計数保持する。計時回路48の計数する現在日時は、CPU41からの制御信号により修正可能となっている。

0017

衛星電波受信処理部50は、米国のGPS(Global Positioning System)といった衛星測位システムの測位衛星からの送信電波を受信、処理して、日時情報や現在位置情報を取得し、CPU41に出力する。衛星電波受信処理部50は、受信部51と、制御部52(信号処理部)と、記憶部53などを備える。

0018

受信部51は、アンテナA1とともに衛星電波の受信周波数同調増幅し、各測位衛星に対して各々定められている疑似ランダムノイズ(C/Aコード)の各位相で逆スペクトラム拡散を行うことで測位衛星が送信した信号を捕捉、抽出する。受信部51は、一度に複数の測位衛星からの電波を捕捉し、捕捉された電波から抽出された複数の信号を並行して制御部52に出力することが可能となっている。

0019

制御部52は、抽出された信号に基づいて必要な情報を取得し、現在日時の同定や現在位置の算出(即ち、測位)を行う。制御部52は、受信可能な各測位衛星の航法メッセージのフォーマットに基づいて各測位衛星からの送信データのうち少なくとも所望のデータを得るのに必要な部分を取得する。GPSに係る測位衛星(以降、GPS衛星と記す)からの信号(L1帯)からは、日時情報(計時回路48が計数する日時から日付が同定可能な場合には、少なくとも週内経過時間(TOW−Count))とその受信タイミング、及び捕捉されている各GPS衛星の軌道情報が取得される。各GPS衛星の軌道情報と当該GPS衛星から得られた現在日時のタイミングのずれとに基づいて現在位置が算出可能となり、更に、各GPS衛星と現在位置との距離により、同定された日時の正確な日時からの遅延時間が求まる。

0020

記憶部53には、各種設定データ受信情報などの受信制御情報531と、衛星電波受信処理部50において制御部52が実行する制御に係るプログラム532が記憶される。設定データとしては、例えば、各測位衛星の航法メッセージのフォーマットデータや受信レベルを判別するための基準データ、現在位置とタイムゾーン夏時間設定などの地方時に係る設定との対応テーブルなどが含まれる。また、受信情報としては、例えば、取得されている各測位衛星の予測軌道情報(アルマナック)やうるう秒の実施予告情報などが含まれる。

0021

操作受付部61は、ユーザ操作などの外部からの入力動作受け付ける。操作受付部61は、例えば、一又は複数の押しボタンスイッチを備え、当該押しボタンスイッチの押下動作に応じた信号をCPU41に出力する。

0022

表示部62は、CPU41の制御に基づいて各種情報の表示を行う。表示部62は、表示画面とその駆動回路を有する。表示画面としては、例えば、液晶表示画面(LCD)が用いられ、駆動回路は、当該液晶表示画面による表示に係る駆動動作を行う。表示部62に表示される内容には、現在日時(少なくとも時刻)に係る情報が含まれる。

0023

電力供給部70は、電子時計1の各部が動作に要する電力を当該各部へ供給する。電力供給部70は、バッテリ71から出力される電力を各部の動作電圧で供給する。動作電圧が動作部位によって異なる場合には、電力供給部70は、レギュレータを用いて電圧変換を行って出力する。バッテリ71としては、入射光に応じた発電を行うソーラパネルや発電された電力を蓄電する二次電池などを備えていても良いし、乾電池充電池などが着脱可能に設けられても良い。

0024

図2は、GPS衛星から送信される電波により送られる信号の航法メッセージのフォーマットを説明する図である。

0025

測位衛星からは、各衛星測位システムの種類(測位衛星の種別)に応じた送信フォーマットで送信データが出力されている。GPSでは、各GPS衛星からそれぞれ30秒単位フレームデータが合計25ページ送信されることで、12.5分周期で全てのデータが出力されている。GPSでは、GPS衛星ごとに固有のC/Aコードが用いられており、このC/Aコードは、1.023MHzで1023個の符号(チップ)が配列されて1msec周期で送信されている。このチップの先頭は、GPS衛星の内部時計と同期している。

0026

各フレームデータは、5つのサブフレーム(6秒)で構成されている。更に、各サブフレームは10個のワード(各0.6秒、順番にWORD1〜WORD10)によって構成されている。WORD1とWORD2のデータフォーマットは、全てのサブフレームで同一である。WORD1では、8ビット固定符号列であるプリアンブル(Preamble)に続き、14ビットのテレメトリメッセージTLM Message)が送信され、その後ろに1ビットのIntegrity status flagと1ビットの予備ビットを挟んで、6ビットのパリティデータが配される。WORD2は、17ビットのTOW−Count(Zカウントともいう)に続き、Alert flagとAnti-spoof flagがそれぞれ1ビットずつで示されている。それから、サブフレームの番号(周期番号)を示すsubframe-IDが3ビットで示され、パリティデータの整合用2ビットを挟んで6ビットのパリティデータが配列される。

0027

WORD3以降のデータは、サブフレームによって異なる。サブフレーム1では、10ビットのWN(週番号)及び衛星の健康情報(SV−Health)がWORD3に含まれ、また、衛星時計補正情報がWORD8〜10に含まれる。サブフレーム2、3には、主にエフェメリス精密軌道情報)が含まれ、サブフレーム4の一部及びサブフレーム5には、アルマナックが含まれている。

0028

現在位置を算出するためには、現在日時を取得するためのTOW−Count及びWNと、測位衛星の位置を取得するためのエフェメリスデータとが正常動作している測位衛星から少なくとも3機分、現在位置が地球表面上であると限定せずに三次元空間内での位置を同定する場合には4機分(以下、下限衛星数;所定数)取得される必要がある。また、通常では、航法メッセージの符号列中における位置を同定するためにプリアンブルが用いられる。従って、これらの符号列部分を取得するために、サブフレーム1の先頭からサブフレーム3の末尾まで3サブフレームのデータ受信最低18秒(以下、最短受信継続時間)を要する。また、データ受信を開始したタイミングがサブフレーム4の先頭のタイミングであった場合、サブフレーム3の末尾まで取得するためには、5サブフレームのデータ受信が必要になり、所要時間は30秒(以下、最長受信継続時間)となる。

0029

次に、本実施形態の電子時計1における測位動作について説明する。
電子時計1では、CPU41(マイコン40)からの命令に基づいて衛星電波受信処理部50が測位衛星からの電波受信を行って現在位置を算出する。そして、現在位置が得られると、衛星電波受信処理部50の制御部52は、所定の同期タイミング(例えば、1秒周期信号出力タイミング)に同期して同期信号(所定のタイミング信号)と、当該同期タイミングにおける現在日時(タイミング信号の出力日時情報)及び現在位置とをCPU41に出力し、CPU41は、この同期信号と現在日時のデータに基づいて正確な現在日時を取得して、計時回路48の計数する日時を修正する。なお、同期タイミングにおける現在日時が特定可能な情報が含まれてさえいれば、制御部52は、現在日時の完全な値を出力する必要はなく、予めCPU41から取得された計時回路48の計数する日時からのずれ量などでも良い。また、このずれ量が特定可能であれば、タイミング信号と別途数値データを出力する代わりに、タイミング信号自体、例えば、パルス信号の幅などが当該ずれ量を示しても良い。

0030

上述のように、測位結果を取得するまでの時間は、少なくとも最短受信時間の信号取得追尾時間)と、下限衛星数の測位衛星からの電波を捕捉するのに要する捕捉時間との和となる。捕捉時間は、衛星電波の受信環境などによって長引く場合がある。また、信号取得の途中で電波の受信環境が変化した場合などには、捕捉した衛星をロストして正常に信号が取得されない場合があり得る。即ち、受信状態や受信開始タイミングなどに応じて測位結果が得られるまでに要する時間が変化し得る。

0031

そこで、CPU41は、定期的に(例えば、1秒おき;所定の頻度)衛星電波受信処理部50から測位衛星からの電波の捕捉情報(受信電波情報)を取得し、測位完了までの残り時間の指標として、受信レベルを判断する。捕捉情報には、捕捉、信号の取得(追尾)がなされている測位衛星の機数及びその衛星識別情報と、追尾されている各測位衛星からの受信電波強度(受信強度)に係る情報(例えばC/N値)とが含まれる。

0032

しかしながら、上述の同期信号の送受信が他の信号の送受信などの動作により遅延すると、CPU41に通知される日時が正確なタイミングからずれるという問題が生じる。そこで、電子時計1では、この同期信号を遅延なく受信するために、CPU41は、衛星電波受信処理部50から同期信号が入力し得るタイミングでは、捕捉情報を含むその他の信号の取得を行わない。

0033

上述のように、測位に必要な情報の取得には少なくとも最短受信継続時間を要するので、即ち、下限衛星数の測位衛星で最短受信継続時間の信号取得がなされるまでは測位が完了しない。従って、この電子時計1では、CPU41は、捕捉されている測位衛星ごとに追尾時間(受信継続時間)を計数し、追尾時間が最短受信継続時間にまで到達する測位衛星の数が下限衛星数となるタイミング直前で、衛星電波受信処理部50からの捕捉情報の取得を中止する。

0034

図3は、本実施形態の電子時計1で実行される測位制御処理のCPU41(マイコン40)による制御手順を示すフローチャートである。

0035

この測位制御処理は、操作受付部61への所定の入力動作などに従って測位命令が取得された場合に実行される。
測位制御処理が開始されると、CPU41(マイコン40)は、衛星電波受信処理部50を起動させ、動作設定を送信する(ステップS101)。動作設定としては、測位命令及び計時回路48が計数する現在の日時情報などが含まれる。

0036

CPU41は、衛星電波受信処理部50に捕捉情報を要求する(ステップS102)。CPU41は、衛星電波受信処理部50から取得された捕捉情報において、予め定められた下限受信強度以上の測位衛星の追尾時間に「1」を加算する(ステップS103;計数ステップ、計数手段)。この下限受信強度は、1秒間に受信された航法メッセージ中の符号列の同定が誤りなく全て行われる確率が所定の基準以上高いC/N値などにより設定される。

0037

CPU41は、下限受信強度以上の測位衛星の数及び各測位衛星の受信強度(C/N値)などに基づいて受信状態の良否を示す受信レベルを判別し、判別された受信レベルを表示部62に表示(所定の報知動作)させる(ステップS104;判断ステップ、判断手段)。受信レベルとしては、特には限られないが、例えば、高、中、低(H、M、L)レベルや、5段階の数値レベルなどにより示される。ここでは、受信レベルの判別基準は、下限衛星数以上の航法メッセージが一度の受信で正常に読み取れるか否かに基づいて定められ、再受信が必要な可能性が高い場合(受信強度が基準レベルに近いなど)や、下限衛星数に不足する可能性が高い場合など(捕捉開始からの経過時間に応じて追尾時間が順調に大きくなる測位衛星が少ない場合など)には、受信レベルが低く定められて表示される。
なお、測位制御を開始してからの経過時間と、判別された受信レベルとに基づいて、CPU41は、測位に失敗したとして受信を途中で中止させることが出来る。

0038

CPU41は、追尾時間が所定の基準時間(基準継続時間)を超えた測位衛星が下限衛星数以上となったか否かを判別する(ステップS105)。この基準時間は、最短受信継続時間(GPS衛星では18秒)未満の値であって、最短受信継続時間に近い値、例えば、「15」などとされる。

0039

下限衛星数以上とはなっていないと判別された場合には(ステップS105で“NO”)、CPU41は、今回の捕捉情報要求を行ってから1秒間が経過したか否かを判別する(ステップS106)。1秒間が経過していないと判別された場合には(ステップS106で“NO”)、CPU41は、ステップS106の処理を繰り返す。1秒間が経過したと判別された場合には(ステップS106で“YES”)、CPU41の処理は、ステップS102に戻る。
ステップS105、S106の処理が情報取得中止ステップ(情報取得中止手段)を構成する。

0040

ステップS105の判別処理で、下限衛星数以上になったと判別された場合には(ステップS105で“YES”)、CPU41は、衛星電波受信処理部50から測位データが取得されたか否かを判別する(ステップS107)。取得されていないと判別された場合には(ステップS107で“NO”)、CPU41は、ステップS107の処理を繰り返す。取得されたと判別された場合には(ステップS107で“YES”)、CPU41は、衛星電波受信処理部50の動作及び電力供給をオフさせ、取得された測位データを取得目的に応じて処理する(ステップS108)。取得目的としては、例えば、現在位置を表示部62に表示させたり、予め設定された目的位置移動経過位置と比較して比較結果に応じた報知動作を行わせたり、現在位置に応じたタイムゾーンなどの地方時に係る設定を同定して切り替えたりする。或いは、CPU41は、測位データを利用せず、取得された現在日時のみを計時回路48が計数する日時に反映させても良い。
そして、CPU41は、測位制御処理を終了する。

0041

図4は、測位制御処理の変形例を示すフローチャートである。
この変形例の測位制御処理は、上述の測位制御処理と比較してステップS111〜S115の処理が追加された点を除き同一であり、同一の処理内容には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

0042

ステップS105の判別処理で、追尾時間が基準時間を超えたと判別された測位衛星の機数が下限衛星数以上となったと判別された場合には(ステップS105で“YES”)、CPU41は、データ取得フレーム数Nとして「1」を設定する(ステップS111)。それから、CPU41の処理は、ステップS107に移行する。

0043

ステップS107の判別処理で、測位データが取得されていないと判別された場合には(ステップS107で“NO”)、CPU41は、一秒間隔のタイミングであるか(タイミングを過ぎたか)否かを判別する(ステップS112)。一秒間隔のタイミングではないと判別された場合には(ステップS112で“NO”)、CPU41の処理は、ステップS107に戻る。一秒間隔のタイミングであると判別された場合には(ステップS112で“YES”)、CPU41は、ステップS105で“YES”に分岐したタイミングで追尾時間が基準時間を超えていた測位衛星について、追尾時間に「1」を加算する(ステップS113)。

0044

CPU41は、追尾時間が「30×N」(基準待機時間)を超えた測位衛星数が下限衛星数以上であるか否かを判別する(ステップS114)。即ち、この基準待機時間は、最長受信継続時間の整数倍である。下限衛星数以上ではないと判別された場合には(ステップS114で“NO”)、CPU41の処理は、ステップS107に戻る。

0045

下限衛星数以上であると判別された場合には(ステップS114で“YES”)、CPU41は、直近で判別された受信レベルを一段階低下させて表示部62により表示させる。また、CPU41は、データ取得フレーム数Nに「1」を加算する(ステップS115)。それから、CPU41の処理は、ステップS107に戻る。

0046

以上のように、本実施形態の電子時計1は、測位衛星からの電波を受信する受信部51と、受信された電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する制御部52と、を有する衛星電波受信処理部50と、マイコン40(CPU41)と、を備え、衛星電波受信処理部50は、現在日時情報として所定の同期信号及び当該同期信号の出力日時情報をマイコン40に出力し、マイコン40は、受信部51により受信された電波に係る捕捉情報を衛星電波受信処理部50から1秒間隔で取得して、受信継続時間を計数し、取得された捕捉情報に基づいて受信部51による測位衛星からの電波の受信状態の良否を示す受信レベルを判断し、現在日時の同定に必要な所定数(3機又は4機)以上の測位衛星からの電波の受信継続時間が測位衛星の種別(航法メッセージ)に応じた所定の基準時間(ここでは、15秒)以上となるタイミングまでに捕捉情報の取得を中止する。
このように、測位結果、即ち、正確な現在日時が得られない範囲ではより適切に捕捉情報を取得し、現在日時が得られ得るタイミング以降では捕捉情報を取得しないことで、より適切に受信状態の良否の判断を行いながら、同期信号の出力タイミングの遅延を防ぎ、精度良い日時情報を出力することが可能となる。

0047

また、所定の基準時間は、測位衛星の種別に応じた航法メッセージの送信フォーマットにおいて現在日時を同定するための情報を取得するのに必要な最短の受信継続時間未満、即ち、GPS衛星では、サブフレーム1〜3を受信するのに必要な18秒未満に定められている。これにより、同期信号の出力と捕捉情報の出力要求とが重複して同期信号の出力遅延を生じさせる可能性を確実に排除することが出来る。

0048

また、捕捉情報には、受信されている電波の受信強度(C/N値など)を各々示す情報が含まれている。従って、単に衛星電波が捕捉されているか否かだけではなく、より適切に受信レベルを判断することが出来る。

0049

また、マイコン40は、捕捉情報の取得を中止した後、当該中止のタイミングで受信継続時間が基準時間以上である電波のうち、少なくとも受信継続時間が最小のものについて当該受信継続時間の計数を続け、計数されている受信継続時間が「30×N」秒(Nは自然数)以上となるまでに衛星電波受信処理部50から現在日時情報が取得されない場合には、受信レベルを低下させる。即ち、取得されていた捕捉情報に基づいて現在日時が取得されて然るべきタイミングになっても現在日時が取得されない場合には、何らかの受信状態の悪化が生じていることになるので、捕捉情報が取得されていなくても客観的且つ適切に受信レベルの低下の判断を行うことが出来る。

0050

また、基準待機時間は、測位衛星の種別に応じた航法メッセージの送信フォーマットにおいて現在日時を同定するための情報を取得するのに必要な最長の受信継続時間である30秒(1フレーム分の送信時間)以上に定められている。即ち、航法メッセージの取得が正常に継続されていれば、必ず日時情報が取得される継続時間が経過しても現在日時が取得されない場合には、電波受信に何らかの問題が生じたと確実にいえるので、正確に受信レベルの低下と判断することが出来る。

0051

また、マイコン40は、判断された受信レベルに従って衛星電波受信処理部50による現在日時の同定に係る処理を中止させるか否かを判別する。即ち、衛星電波の受信環境が悪い状態で必要以上に受信を続けて電力消費の増大を招かないように適切なタイミングで適切な判断を行うことが出来る。

0052

また、所定の表示を行う表示部62を備え、マイコン40は、判断された受信レベルに応じた表示を表示部62により行わせる。これにより、ユーザに受信環境の状態や、現在日時が取得されるまでの残り時間の目安を知らせることができ、即ち、受信状態に問題がない場合における現状の受信態勢や位置の維持や、受信環境が悪い場合などに適切に場所や姿勢などの移動を促すことが出来る。

0053

また、電子時計1は、現在日時を計数する計時回路48と、計時回路48により計数されている現在日時に基づいて少なくとも時刻を表示する表示部62と、を備える。これにより、電子時計1において正確な現在日時を取得することが出来る。

0054

特に、マイコン40は、衛星電波受信処理部50から入力された現在日時情報に基づいて計時回路48の計数する日時を修正するので、ユーザが手動で対応せずとも自動的に正確な日時の計数及び表示を維持することが出来る。また、この正確な現在日時をより適切に効率良く取得することが出来る。

0055

また、制御部52は、現在日時とともに現在位置を同定し、マイコン40は、衛星電波受信処理部50から取得された現在位置に係る情報に基づいて、現在位置における地方時に係る設定を同定し、当該地方時での現在日時を表示部62により表示させる。即ち、この電子時計1では、ユーザが手動で切替操作を行わなくとも正確なタイムゾーンや夏時間の実施状況などを判断して適切に正確な地方時の表示を行うことが出来る。

0056

また、本実施形態の電波受信レベル判断方法では、上述のように、衛星電波受信処理部50から出力される同期信号の出力タイミングに遅延を発生させない範囲で適切に測位衛星の捕捉情報を取得して測位衛星からの電波の受信レベルを判断する。
従って、より適切に受信レベルの判断を行いながら精度良い日時情報を出力することが出来る。

0057

また、上述の電波受信レベルの判断を行いながら正確な日時情報を測位衛星から取得するためのプログラムを衛星電波受信処理部50を備えるコンピュータにインストールして用いることで、より適切に受信レベルの判断を行いながら精度良い日時情報を出力することが出来る。

0058

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、衛星電波受信処理部50から同期信号を1秒おきに出力することとしたが、これに限られない。他の間隔であっても良く、また、単一の間隔でなくても良い。また、同期信号の出力信号の出力タイミングにより日時の秒桁未満の値が定まるのであれば、この秒桁未満の値は現在日時情報として出力される必要はない。

0059

また、上記実施の形態では、受信強度としてC/N値を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。また、GPS衛星からの電波受信において捕捉情報の取得を中止した後、追尾時間が15秒を超えているGPS衛星からの電波受信時間が30秒(1フレーム)以上となったものが下限衛星数以上になった場合に受信レベルを下げることとしたが、最後に追尾時間が15秒を超えたGPS衛星の受信継続時間のみの計数を続けて30秒との大小を比較しても良い。また、最終的に測位及び正確な日時が取得される前に、一の測位衛星から得られた概略日時などを取得することが可能な場合には、当該概略日時に基づいて各サブフレームの送信タイミングを想定し、サブフレーム1〜3の想定受信期間の経過後に30秒より短い基準待機時間で受信レベルを低下させたりしても良い。

0060

また、上記実施の形態では、下限衛星数以上の追尾時間が15秒以上となったか否かを検出したが、計数されている追尾時間の中で下限衛星数番目に大きいものが15秒以上か否かを判別しても良い。また、この場合に、追尾時間が15秒より大きいその他の測位衛星からの電波について、追尾時間が18秒以上であるか、或いは、捕捉状態が継続されているか否かであるなどの条件を付加しても良い。また、捕捉された全ての測位衛星の追尾時間を個別に計数せずとも、下限衛星数の測位衛星からの送信電波の追尾時間が15秒以上となったことが判別可能計数方法であれば、本発明を適用することが出来る。

0061

また、上記実施の形態では、受信レベルを表示部62により表示させたが、表示以外の所定の報知動作、例えば、振動モータによる振動音声発生部によるビープ音の発生などにより示させても良い。また、表示部62は、デジタル表示を行う構成に限られず、ステッピングモータによって指針などを回転させることで表示を行うアナログ式の表示部であっても良い。

0062

また、上記実施の形態では、GPS衛星の電波を捕捉して測位を行う場合を例に挙げて説明したが、他の測位衛星の電波を受信して測位を行っても良い。この場合には、当該測位衛星の航法メッセージのフォーマットに応じて基準継続時間や基準待機時間などが定められる。また、測位には、複数の衛星測位システムに係る測位衛星が混在しても良く、この場合には、測位衛星ごとに異なる基準時間よりも追尾時間が長いか否かを各々判別すれば良い。

0063

また、上記実施の形態では、衛星電波受信装置として電子時計を例に挙げて説明したが、衛星電波受信処理部50から制御部などに対し、同様に日時情報が受け渡される電子機器であればこれに限られない。例えば、電子歩数計などであっても良い。また、腕などに装着されるものでなくても良く、特に、携帯型電子機器全般に好ましく本発明を適用することが出来る。

0064

また、以上の説明では、本発明に係るCPU41(マイコン40)の処理動作に係る測位制御処理などのプログラム421のコンピュータ読み取り可能な媒体としてマスクROMや不揮発性メモリなどからなるROM42を例に挙げて説明したが、これに限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、HDD(Hard Disk Drive)や、CD−ROMDVDディスクなどの可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ(搬送波)も本発明に適用される。
その他、上記実施の形態で示した構成、制御内容や手順などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

0065

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

0066

[付記]
<請求項1>
測位衛星からの電波を受信する受信部と、
受信された電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する信号処理部と、
を有する電波受信処理部と、
制御部と、
を備え、
前記電波受信処理部は、現在日時情報として所定のタイミング信号及び当該タイミング信号の出力日時情報を前記制御部に出力し、
前記制御部は、
前記受信部により受信された電波に係る受信電波情報を前記電波受信処理部から所定の頻度で取得して、受信継続時間を計数し、
前記取得された受信電波情報に基づいて前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状態の良否を示す受信レベルを判断し、
現在日時の同定に必要な所定数以上の電波の前記受信継続時間が前記測位衛星の種別に応じた基準継続時間以上となるタイミングまでに前記受信電波情報の取得を中止する
ことを特徴とする衛星電波受信装置。
<請求項2>
前記基準継続時間は、前記測位衛星の種別に応じた前記送信データの送信フォーマットにおいて現在日時を同定するための情報を取得するのに必要な最短の受信継続時間未満に定められていることを特徴とする請求項1記載の衛星電波受信装置。
<請求項3>
前記受信電波情報には、受信されている電波の受信強度を各々示す情報が含まれていることを特徴とする請求項1又は2記載の衛星電波受信装置。
<請求項4>
前記制御部は、前記受信電波情報の取得を中止した後、当該中止のタイミングで前記受信継続時間が前記基準継続時間以上である電波のうち、少なくとも前記受信継続時間が最小のものについて当該受信継続時間の計数を続け、計数されている前記受信継続時間が所定の基準待機時間以上となるまでに前記電波受信処理部から現在日時情報が取得されない場合には、前記受信レベルを低下させることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。
<請求項5>
前記所定の基準待機時間は、前記測位衛星の種別に応じた前記送信データの送信フォーマットにおいて現在日時を同定するための情報を取得するのに必要な最長の受信継続時間以上に定められていることを特徴とする請求項4記載の衛星電波受信装置。
<請求項6>
前記制御部は、判断された前記受信レベルに従って前記電波受信処理部による現在日時の同定に係る処理を中止させるか否かを判別することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。
<請求項7>
所定の報知動作を行う報知動作部を備え、
前記制御部は、判断された前記受信レベルに応じた報知動作を前記報知動作部により行わせる
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。
<請求項8>
請求項1〜7の何れか一項に記載の衛星電波受信装置と、
現在日時を計数する計時部と、
前記計時部により計数されている現在日時に基づいて少なくとも時刻を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする電子時計。
<請求項9>
前記制御部は、前記電波受信処理部から入力された現在日時情報に基づいて前記計時部の計数する日時を修正することを特徴とする請求項8記載の電子時計。
<請求項10>
前記信号処理部は、現在日時とともに現在位置を同定し、
前記制御部は、前記電波受信処理部から取得された当該現在位置に係る情報に基づいて、前記現在位置における地方時に係る設定を同定し、当該地方時での現在日時を前記表示部により表示させることを特徴とする請求項8又は9記載の電子時計。
<請求項11>
測位衛星からの電波を受信する受信部と、受信された電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する信号処理部と、を有する電波受信処理部を備え、当該電波受信処理部は、現在日時情報として前記電波受信処理部から所定のタイミング信号及び当該タイミング信号の出力日時情報を出力する衛星電波受信装置の電波受信レベル判断方法であって、
前記受信部により受信された電波に係る受信電波情報を前記電波受信処理部から所定の頻度で取得して、受信継続時間を計数する計数ステップ、
前記取得された受信電波情報に基づいて前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状態の良否を示す受信レベルを判断する判断ステップ、
現在日時の同定に必要な所定数以上の電波の前記受信継続時間が前記測位衛星の種別に応じた基準継続時間以上となるタイミングまでに前記受信電波情報の取得を中止する情報取得中止ステップ、
を含むことを特徴とする電波受信レベル判断方法。
<請求項12>
測位衛星からの電波を受信する受信部と、受信された電波に含まれる測位衛星からの送信データに基づいて現在日時を同定する信号処理部と、を有する電波受信処理部を備え、現在日時情報として前記電波受信処理部から所定のタイミング信号及び当該タイミング信号の出力日時情報が入力される衛星電波受信装置のコンピュータを、
前記受信部により受信された電波に係る受信電波情報を前記電波受信処理部から所定の頻度で取得して、受信継続時間を計数する計数手段、
前記取得された受信電波情報に基づいて前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状態の良否を示す受信レベルを判断する判断手段、
現在日時の同定に必要な所定数以上の電波の前記受信継続時間が前記測位衛星の種別に応じた基準継続時間以上となるタイミングまでに前記受信電波情報の取得を中止する
情報取得中止手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。

0067

1電子時計
40マイコン
41 CPU
42 ROM
421プログラム
43 RAM
431受信状態記憶部
46発振回路
47分周回路
48計時回路
50衛星電波受信処理部
51 受信部
52 制御部
53 記憶部
531受信制御情報
532 プログラム
61操作受付部
62 表示部
63 記憶部
70電力供給部
71バッテリ
A1 アンテナ

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