JP2015090277A

JP2015090277A - 衛星信号受信機

Info

Publication number: JP2015090277A
Application number: JP2013229056A
Authority: JP
Inventors: 幹央永原; Mikio Nagahara; 魚住　浩志; Hiroshi Uozumi; 浩志魚住; 直樹郷原; Naoki Gohara; 良太平川; Ryota Hirakawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2015-05-11
Also published as: US9733362B2; US20150123848A1

Abstract

【課題】従来の受信機を超える低い電力消費量でありながらも、高精度な測位が可能な受信機の実現。【解決手段】信号強度が−１３５ｄＢｍ以上の受信環境下で測位した場合に９５％以上の確率で測位誤差が−８ｍ〜＋８ｍの範囲内であり、測位開始から初回測位までの平均消費電力が７ｍＷ以下である衛星信号受信機である。また、信号強度が−１３５ｄＢｍ以上の受信環境下で測位した場合に９５％以上の確率で測位誤差が−８ｍ〜＋８ｍの範囲内であり、測位開始から６０秒経過までの平均消費電力が６ｍＷ以下である衛星信号受信機を構成することとしてもよい。また、信号強度が−１３５ｄＢｍ以上の受信環境下で測位した場合に９５％以上の確率で測位誤差が−８ｍ〜＋８ｍの範囲内であり、測位開始して初回測位がされた後の平均消費電力が５ｍＷ以下である衛星信号受信機を構成することとしてもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、衛星信号受信機に関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機に代表される測位用の受信機が搭載された携帯機器が普及している。携帯機器に望まれる仕様として、長時間駆動や小型化がある。しかし、電力消費量とバッテリー重量／容積とはトレードオフの関係にある。そのため、携帯機器に内蔵される各種電子回路には、できる限り低い電力消費が求められる。測位用の受信機においても同様であり、例えば電力消費を抑制するために回路動作を間欠的に行う技術が特許文献１に開示されている。

特開２００９−２７６１９８号公報

しかしながら、電力消費の低減への要求はとどまるところが無い。従って、従来の受信機を超える低い電力消費量でありながらも、精度の良い測位が可能な受信機が望まれる。本発明は本課題に鑑みてなされたものである。

上記課題を解決するための第１の形態は、信号強度が−１３５ｄＢｍ以上の受信環境下で測位した場合に９５％以上の確率で測位誤差が−８ｍ〜＋８ｍの範囲内であり、測位開始から初回測位までの平均消費電力が７ｍＷ以下の衛星信号受信機である。

また、第２の形態は、信号強度が−１３５ｄＢｍ以上の受信環境下で測位した場合に９５％以上の確率で測位誤差が−８ｍ〜＋８ｍの範囲内であり、測位開始から６０秒経過までの平均消費電力が６ｍＷ以下の衛星信号受信機である。

また、第３の形態は、信号強度が−１３５ｄＢｍ以上の受信環境下で測位した場合に９５％以上の確率で測位誤差が−８ｍ〜＋８ｍの範囲内であり、測位開始して初回測位がされた後の平均消費電力が５ｍＷ以下の衛星信号受信機である。

また、第４の形態は、前記初回測位がされた後の平均消費電力が４ｍＷ以下の衛星信号受信機である。

これら第１〜第４の形態によれば、従来よりも低い電力消費量で有りながら、測位精度の良い衛星信号受信機を実現できる。

携帯型電子機器の構成図。間欠駆動の概要説明図。デューティ比の変更の説明図。ベースバンド処理回路部の回路構成図。間欠駆動切替設定テーブルのデータ構成例。間欠駆動パターン設定テーブルのデータ構成例。ベースバンド処理のフローチャート。信号強度と測位誤差との関係を示す実験結果。信号強度とデューティ比との関係を示す実験結果。消費電力の経時変化を示す実験結果。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態の一例について説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではないことは勿論である。

［全体構成］
図１は、本実施形態における携帯型電子機器３の構成図である。この携帯型電子機器３は、ユーザーが携帯して使用する小型の電子機器であり、例えば、ランナーズウォッチと呼ばれる腕時計タイプのウェアラブルコンピュータ等によって実現される。図１に示すように、携帯型電子機器３は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信機１と、電源部５０と、メイン処理部６０と、操作部６２と、表示部６４と、音出力部６６と、通信部６８と、時計部７０と、メイン記憶部７２とを備えて構成される。

ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から送信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナである。ＧＰＳ衛星信号は、拡散符号の一種であるＣ／Ａ（Coarse／Acquisition）コードによってスペクトラム変調された信号であり、１．５７５４２［ＧＨｚ］の搬送波に重畳されている。

ＧＰＳ受信機１は、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から送信されている測位用衛星信号であるＧＰＳ衛星信号を受信し、受信したＧＰＳ衛星信号に重畳して搬送されているＧＰＳ衛星の軌道情報（エフェメリスやアルマナック）等の航法メッセージに基づいて、ＧＰＳ受信機１の位置等を算出する衛星信号受信機である。図１に示すように、ＧＰＳ受信機１は、ＲＦ受信回路部２０と、メモリー部３０と、ベースバンド処理回路部４０とを備えて構成される。

ＲＦ受信回路部２０は、ＧＰＳアンテナ１０によって受信されたＲＦ信号を中間周波数の信号（ＩＦ（Intermediate Frequency）信号）にダウンコンバートし、増幅等した後、デジタル信号に変換して出力する。

メモリー部３０は、ＲＦ受信回路部２０によって受信された受信信号のデータを記憶する。

ベースバンド処理回路部４０は、メモリー部３０に記憶されている受信信号のデータを用いてＧＰＳ衛星信号を捕捉・追尾し、捕捉したＧＰＳ衛星信号から取り出した時刻情報や衛星軌道情報等を用いて、ＧＰＳ受信機１の位置や時計誤差を算出する。

電源部５０は、ベースバンド処理回路部４０による電源制御信号に従って、ＧＰＳ受信機１の各部（ＲＦ受信回路部２０、メモリー部３０、及び、ベースバンド処理回路部４０）への電源供給を行う。

メイン処理部６０は、メイン記憶部７２に記憶されたシステムプログラム等の各種プログラムに従って、携帯型電子機器３の各部を統括的に制御する。

操作部６２は、タッチパネルやボタンスイッチ等で構成される入力装置であり、ユーザーの操作に応じた操作信号をメイン処理部６０に出力する。表示部６４は、ＬＣＤ等で構成される表示装置であり、メイン処理部６０からの表示信号に基づく各種表示を行う。音出力部６６は、スピーカー等で構成される音出力装置であり、メイン処理部６０からの音信号に基づく各種音声出力を行う。

通信部６８は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信装置であり、外部機器との通信を行う。時計部７０は、内部時計であり、水晶発振器等を有する発振回路によって構成され、現在時刻や、指定タイミングからの経過時間等を計時する。

メイン記憶部７２は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成される記憶装置であり、メイン処理部６０が携帯型電子機器３の各部を統括的に制御するためのシステムプログラムや、携帯型電子機器３の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するとともに、メイン処理部６０の作業領域として用いられ、メイン処理部６０の演算結果や、操作部６２からの操作データ等を一時的に格納する。

［原理］
本実施形態のＧＰＳ受信機１は、ＲＦ受信回路部２０、及び、ベースバンド処理回路部４０それぞれを間欠駆動させることで、省電力を実現している。図２は、ＧＰＳ受信機１における間欠駆動の概要を示す図である。図２では、上側にベースバンド処理回路部４０の動作状態を示し、下側にＲＦ受信回路部２０の動作状態を示している。

ベースバンド処理回路部４０に対しては、位置算出の動作周期（例えば、１秒）を単位期間として、動作状態がＵＰ状態の期間（ＵＰ期間；Ｔｕ）とＳＬＥＥＰ状態の期間（ＳＬＥＥＰ期間；Ｔｓ）とを所定周期で繰り返す、いわゆるデューティ制御（第１の間欠駆動制御）が行われる。ＵＰ状態とは、ＧＰＳ衛星信号の捕捉処理や位置算出処理、間欠駆動制御に係る処理を行う動作状態である。一方、ＳＬＥＥＰ状態とは、捕捉処理や位置算出処理は行わず（動作の休止）、間欠駆動制御に係る処理を行う動作状態である。なお、ＳＬＥＥＰ状態では、ＵＰ状態に比較して動作クロックを低減させてもよい。

また、デューティ比は、単位期間（位置算出の動作周期）に対するＵＰ期間の割合を表す。例えば、デューティ比が４０％ならば、単位期間である１秒のうち、４００ミリ秒がＵＰ期間、残りの６００ミリ秒がＳＬＥＥＰ期間となる。

ＲＦ受信回路部２０に対しては、所定時間（例えば、１ミリ秒）毎に、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すように制御される（第２の間欠駆動制御）。ＯＮ状態は、ＲＦ受信回路部２０に対して電源部５０からの電源供給がなされている動作状態であり、ＧＰＳアンテナ１０で受信されたＲＦ信号を増幅したり、中間周波数の信号にダウンコンバートしたり、不要な周波数帯域成分をカットしたり、デジタル信号に変換したりといった回路動作（受信動作）を行っている。一方、ＯＦＦ状態は、ＲＦ受信回路部２０に対して電源部５０からの電源供給がなされていない動作状態であり、上述の回路動作を行っていない。

ここで、ＲＦ受信回路部２０の間欠駆動の繰り返しの所定時間である「１ミリ秒」という時間は、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号であるＣ／Ａコードのコード長の搬送波時間（受信時間）に相当する時間である。Ｃ／Ａコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰り返し周期１ミリ秒の擬似ランダム雑音符号であり、各ＧＰＳ衛星に固有のコードである。

ベースバンド処理回路部４０に対する間欠駆動のデューティ比は、受信状況に応じて変更される。受信状況は、本実施形態では受信信号強度とするが、ＤＯＰ（Dilution Of Precision）値等の他の要素を追加或いは代替することとしてもよい。デューティ比の変更は、本実施形態では、受信信号強度が強いほど、デューティ比が小さくなるように変更される。図３は、ベースバンド処理回路部４０に対する間欠駆動のデューティ比の一例である。図３では、上から順に、デューティ比が、（ａ）１２％、（ｂ）２０％、（ｃ）４０％、（ｄ）５６％、（ｅ）６４％、（ｆ）８０％、の場合を示している。図３に一例を示すような単位期間におけるＵＰ期間とＳＬＥＥＰ期間との時間的な配分のパターンを、以下「間欠駆動パターン」と呼ぶ。

本実施形態では、デューティ比が所定範囲（例えば、４０％〜６０％）の場合には、単位期間（１秒）において、同じ長さのＵＰ期間が複数存在し、これらの複数のＵＰ期間の合計が、デューティ比で定められるＵＰ期間の長さとなるように定められている。例えば図３では、デューティ比が、（ｄ）５６％、の場合には、「１４０ミリ秒」のＵＰ期間が４つ存在し、これら４つのＵＰ期間の合計が、「５６０ミリ秒（＝１秒×５６％）」となっている。

また、単位期間において、ＵＰ期間は、当該単位期間の中央時刻を挟んで時間的に対称（図３における左右対称）に配置されている。例えば図３では、単位期間に含まれるＵＰ期間が１つの場合（デューティ比が、（ａ）１２％、（ｂ）２０％、（ｆ）８０％、の場合）、ＵＰ期間は、その中央時刻が単位期間の中央時刻に一致するように配置される。また、単位期間に含まれるＵＰ期間が複数の場合（デューティ比が、（ｃ）４０％、（ｄ）５６％、（ｅ）６４％、の場合）、これら複数のＵＰ期間は、単位期間の中央時刻から前にｎ個目のＵＰ期間の中央時刻と単位期間の中央時刻との時刻差と、単位期間の中央時刻から後にｎ個目のＵＰ期間の中央時刻と単位期間の中央時刻との時刻差が等しくなるように配置される（ｎは１以上の整数である）。これにより、デューティ比に関わらず、当該単位期間におけるメジャメントデータ２４０を積算平均したとしても、当該単位期間に係るメジャメントデータ２４０の観測時刻であるメジャメント時刻が、当該単位期間の中央時刻となる。

ＧＰＳ受信機１では、単位期間（例えば、１秒）より短い所定のサンプリング間隔（例えば、２０ミリ秒）で受信信号をサンプリングし、サンプリングしたデータそれぞれとレプリカコードとの相関演算を行って相関値を算出している。そして、単位期間における全ての相関値の平均値を当該単位期間における相関演算結果とし、この相関演算結果に基づいてメジャメントデータ２４０を算出している。上述のように、ベースバンド処理回路部４０のＵＰ期間において相関演算処理が行われ、ＳＬＥＥＰ期間には相関演算処理が行われない。このため、図３のように間欠駆動パターンを構成することで、単位期間に含まれるＵＰ期間の平均時刻が当該単位期間の中央時刻となり、その中央時刻が当該単位期間におけるメジャメント時刻となる。よって、間欠駆動パターンを変更したとしても、メジャメント時刻の間隔を一定とすることができる。

［ベースバンド処理回路部の構成］
図４は、ベースバンド処理回路部４０の機能構成図である。図４によれば、ベースバンド処理回路部４０は、処理部１００と、記憶部２００とを有する。

処理部１００は、ＣＰＵやＤＳＰ等のプロセッサー等で実現され、ベースバンド処理回路部４０の各部を統括的に制御する。また、処理部１００は、衛星捕捉部１１０と、位置算出部１２０と、受信状況判定部１３０と、間欠駆動制御部１４０とを有し、ベースバンド処理プログラム２１０に従ったベースバンド処理（図７参照）を行う。

衛星捕捉部１１０は、メモリー部３０に記憶された受信信号のデータに対して、キャリア除去や相関演算等のデジタル信号処理を行って、ＧＰＳ衛星（ＧＰＳ衛星信号）を捕捉する。ここで、メモリー部３０に記憶されている受信信号のデータは、ＲＦ受信回路部２０のＯＮ期間における受信データである。

位置算出部１２０は、衛星捕捉部１１０によって捕捉されたＧＰＳ衛星それぞれについて衛星軌道データ２５０やメジャメントデータ２４０を取得し、取得したデータを用いた位置算出処理を行って、ＧＰＳ受信機１の位置や時計誤差（クロックバイアス）を算出する。位置算出処理としては、最小二乗法やカルマンフィルター等の公知の手法を適用することができる。

衛星軌道データ２５０は、アルマナックや各ＧＰＳ衛星のエフェメリスなどのデータであり、受信したＧＰＳ衛星信号をデコードすることで取得される。メジャメントデータ２４０は、受信したＧＰＳ衛星信号に係るコード位相やドップラ周波数などのデータであり、レプリカコードとの相関演算の結果に基づいて取得される。そして、位置算出部１２０によって算出された位置や時計誤差のデータは、算出結果データ２６０として蓄積記憶される。

受信状況判定部１３０は、ＧＰＳ受信機１におけるＧＰＳ衛星信号の受信状況を判定する。本実施形態では、衛星捕捉部１１０によって捕捉されているＧＰＳ衛星信号の信号強度のうち、５番目に強い信号強度に基づいて受信状況を判定する。なお、受信状況は、捕捉しているＧＰＳ衛星信号それぞれの信号強度の平均値としても良いし、ＧＰＳ測位精度の劣化の程度を表すＤＯＰ（Dilution of Precision）値を用いて判定することとしても良い。ＤＯＰ値は、ＧＰＳ衛星の位置によって決まり、小さいほど測位精度が高いことを示す。

間欠駆動制御部１４０は、ベースバンド処理回路部４０、及び、ＲＦ受信回路部２０の間欠駆動を制御する。具体的には、現在、捕捉しているＧＰＳ衛星からエフェメリスを受信中であるか否かを判定し、受信中ならば、ベースバンド処理回路部４０における間欠駆動のデューティ比を、「１００％」に設定する。エフェメリスを受信中でないならば、受信状況判定部１３０によって判定された受信信号強度をもとに、記憶部２００の間欠駆動切替設定テーブル２２０に従って、ベースバンド処理回路部４０における間欠駆動のデューティ比を設定する。そして、記憶部２００の間欠駆動パターン設定テーブル２３０に従って、設定したデューティ比に対応する間欠駆動パターンで、ベースバンド処理回路部４０がＵＰ状態とＳＬＥＥＰ状態とを繰り返すように制御する。

図５は、間欠駆動切替設定テーブル２２０のデータ構成例である。図５によれば、間欠駆動切替設定テーブル２２０は、受信状況であるＧＰＳ衛星信号の受信信号強度２２１と、デューティ比２２２とを対応付けて格納している。受信信号強度２２１が大きい（強い）ほど、デューティ比２２２が小さくなるように設定されている。

図６は、間欠駆動パターン設定テーブル２３０のデータ構成例である。図６によれば、間欠駆動パターン設定テーブル２３０は、間欠駆動切替設定テーブル２２０にて定められているデューティ比２２２（図６ではデューティ比２３１）それぞれに、間欠駆動パターン２３２として、単位期間の開始時点を基準とするＵＰ期間それぞれの開始時刻及び終了時刻を対応付けて格納している。

図４に戻り、間欠駆動制御部１４０は、ＲＦ受信回路部２０における間欠駆動を制御する。すなわち、所定時間（１ミリ秒）毎にＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すように、電源部５０を制御してＲＦ受信回路部２０を間欠駆動させる。

記憶部２００は、ＲＯＭやＲＡＭ等で実現され、処理部１００がベースバンド処理回路部４０を統括的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部１００の作業領域として用いられ、処理部１００の演算結果等が一時的に記憶する。本実施形態では、記憶部２００には、ベースバンド処理プログラム２１０と、間欠駆動切替設定テーブル２２０と、間欠駆動パターン設定テーブル２３０と、メジャメントデータ２４０と、衛星軌道データ２５０と、算出結果データ２６０とが記憶される。

［処理の流れ］
図７は、ベースバンド処理プログラム２１０に従って処理部１００が実行するベースバンド処理の流れを説明するフローチャートである。図７に示すように、先ず、衛星捕捉部１１０が、衛星軌道データ２５０を参照する等して捕捉対象のＧＰＳ衛星の候補を選定して、ＧＰＳ衛星の捕捉及び追尾を開始する（ステップＳ１）。次いで、間欠駆動制御部１４０が、各捕捉衛星（捕捉した衛星）のエフェメリスが衛星軌道データ２５０として記憶されているか否かを判定する（ステップＳ３）。

エフェメリスが記憶されていない捕捉衛星があるならば（ステップＳ３：ＮＯ）、続いて、当該エフェメリスを受信中であるか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、捕捉衛星から受信しているＧＰＳ信号に搬送されているデータが記憶部２００に記憶されていないエフェメリスのデータ部分であるか否かを判定する。当該エフェメリスを受信中ならば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、間欠駆動制御部１４０は、ベースバンド処理回路部４０の間欠駆動のデューティ比を「１００％」に設定する（ステップＳ７）。一方、当該エフェメリスを受信中でないならば（ステップＳ５：ＮＯ）、受信状況判定部１３０が、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を判定し（ステップＳ９）、間欠駆動制御部１４０が、判定された受信状況に応じて、ベースバンド処理回路部４０の間欠駆動のデューティ比を設定する（ステップＳ１１）。その後、ステップＳ３に戻る。

一方、各捕捉衛星のエフェメリスが記憶されていたならば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、受信状況判定部１３０が、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を判定し（ステップＳ１３）、間欠駆動制御部１４０が、判定された受信状況に応じて、ベースバンド処理回路部４０の間欠駆動のデューティ比を設定する（ステップＳ１５）。

そして、所定の位置算出タイミングとなるまで待機し（ステップS１７：ＮＯ）、位置算出タイミングとなると（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、位置算出部１２０が位置算出処理を行って、ＧＰＳ受信機１の位置や時計誤差を算出する（ステップＳ１９）。その後、処理部１００は、ベースバンド処理を終了するか否かを判定し、終了しないならば（ステップＳ２１：ＮＯ）、ステップＳ１３に戻り、終了するならば（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、ベースバンド処理を終了する。

図７から分かる通り、捕捉衛星のエフェメリスの取得が完了し、初めてステップＳ１７の位置算出処理が行われたタイミングが初回測位（いわゆるＦｉｒｓｔＦｉｘ）となる。初回測位後は、受信状況（受信信号強度）に応じたデューティ比の制御が働くこととなる。

［実験結果］
続いて、本実施形態におけるＧＰＳ受信機１についての実験結果を説明する。

（Ａ）測位誤差
図８は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境（信号強度）と、測位位置（測位演算によって求めた位置）の誤差との関係を示すグラフである。図８において、横軸は信号強度（単位は［ｄＢｍ］）、縦軸は測位誤差（単位は［ｍ］。絶対値で表す）である。この実験は、衛星信号を模した信号を生成・発信するシミュレータを用いて行った。実環境でも同等の結果が得られることは、当業者にとっては明らかであろう。

本実施形態の間欠駆動、及び、従来の駆動制御（すなわち、間欠駆動を行わない）のそれぞれの場合について、測位位置と実際の位置（真の位置）との差である測位誤差の算出を行った。測位誤差は、異なる複数の信号強度それぞれの場合について、複数回の測位（位置算出；サンプリング）を行い、信頼度が「９５％」の測位誤差を算出した。信頼度とは、サンプリングした測位誤差の分散の程度を示す指標であり、具体的には、サンプリングした測位誤差の中央値からどの程度離れたサンプリングデータまでを採用するかを示す。１００％であれば全てのサンプリングデータを採用することを示し、９５％であれば、中央値から順に９５％分のサンプリングデータを採用することを示す（逆に言えば、中央値から最も離れている方から５％分のサンプリングデータを除外することを示す）。

この実験結果によれば、本実施形態の間欠駆動は、信号強度が「―１３７ｄＢｍ」以上では、測位誤差は従来の駆動制御とほぼ同程度である。また、信号強度が「−１３６ｄＢｍ」以上では、測位誤差が「１０ｍ以下」、詳細には「８ｍ以下」となっている。

（Ｂ）デューティ比
図９は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境（信号強度）と、ベースバンド処理回路部４０の間欠駆動のデューティ比との関係についての実験結果を示す図である。図９（ａ）は、異なる複数の信号強度［ｄＢｍ］それぞれについて、デューティ比の時間比率（構成比）を示した帯グラフであり、図９（ｂ）は、信号強度［ｄＢｍ］それぞれのデューティ比の時間比率を数値で示した表である。この実験は、衛星信号を模した信号を生成・発信するシミュレータを用いて行った。実環境でも同等の結果が得られることは、当業者にとっては明らかであろう。

この実験では、信号強度が異なる複数の場合それぞれについて測位を行い、測位開始から初回測位までの期間における各デューティ比の動作時間を計測した。コールドスタートとしたため、測位開始直後は、エフェメリスを受信するためにデューティ比は「１００％」に設定された。そして、エフェメリスの受信が完了すると、信号強度に応じてデューティ比が設定された。このため、何れの信号強度においても、デューティ比が「１００％」の比率が大きい。

また、エフェメリスの受信完了後のデューティ比の変更について見てみると、信号強度が「−１４２［ｄＢｍ］」以上と強い（大きい）場合には、信号強度が大きいほど、小さいデューティ比で動作した時間の比率が高いことがわかる。また、信号強度が「−１４３［ｄＢｍ］以下」と弱い（小さい）場合には、デューティ比はほぼ「１００％」となっており、エフェメリスを受信していない場合にも、ベースバンド処理回路部４０が間欠駆動されていないことがわかる。

（Ｃ）消費電力
図１０は、ＧＰＳ受信機１における消費電力の測定結果を示すグラフである。図１０において、横軸は、測位開始からの経過時間である測位時間（単位は［秒］）、縦軸は、消費電力（単位は［ｍＷ］）である。図１０では、ベースバンド処理回路部４０（ＢＢ）、ＲＦ受信回路部２０（ＲＦ）、及び、バックアップメモリーそれぞれの消費電力の積み上げ面グラフと、これらの合計消費電力を時間平均（当該時点までの全消費電力を平均）した平均消費電力の折れ線グラフを示している。バックアップメモリー（ＢＭ、図１等には図示せず）は、メモリー部３０の一部として構成され、電源部５０からの電源供給を受けてデータを保持する揮発性メモリーである。

この実験では、信号強度が「−１３０［ｄＢｍ］」の受信状況において、コールドスタートにより、本実施形態の間欠駆動を用いた測位を行った。なお、信号強度が「−１３０［ｄＢｍ］」では、図９に示したように、エフェメリスを受信完了したときには、ベースバンド処理回路部４０の駆動制御のデューティ比が低減される。

この実験結果によれば、時間経過に対して、バックアップメモリーの消費電力はほぼ変化しておらず、ベースバンド処理回路部４０、及び、ＲＦ受信回路部２０の消費電力が変化している。すなわち、測位時間が０秒（測位開始）から４秒までの期間は、ＧＰＳ衛星の捕捉を行っており、消費電力が大きく増加している。次いで、測位時間が４秒から１４秒までの期間、及び、２０秒から３９秒までの期間は、エフェメリスを受信している。このとき、ベースバンド処理回路部４０の間欠駆動のデューティ比は「１００％」となっている。

また、測位時間が１４秒〜２０秒の期間は、ベースバンド処理回路部４０、及び、ＲＦ受信回路部２０の消費電力が大きく減少しており、エフェメリスを受信しておらずデューティ比が低減されたことがわかる。そして、測位時間が３９秒付近において、初回測位がなされた。この初回測位以降の期間（３９秒以降）では、デューティ比が低減されてバックアップメモリー、ベースバンド処理回路部４０、及び、ＲＦ受信回路部２０の合計消費電力は「４ｍＷ以下」となっている。言い換えると、初回測位以降の期間における平均消費電力（例えば、４０秒から５０秒など）は、「４ｍＷ以下」である。

また、平均消費電力について見ると、測位開始（０秒）から初回測位（３９秒）までの期間の平均消費電力は、約６［ｍＷ］となっている。また、測位開始（０秒）から６０秒までの期間の平均消費電力は、約５［ｍＷ］となっている。

［作用効果］
このように、本実施形態のＧＰＳ受信機１によれば、従来よりも低い電力消費量でありながら、高い測位精度を発揮することができる受信機を実現できる。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。以下に変形例について説明するが、変形例の説明にあたっては実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

（Ａ）ＲＦ受信回路部２０の間欠駆動
例えば、上述の実施形態では、ＲＦ受信回路部２０に対する間欠駆動（１ミリ秒の周期でＯＮ期間とＯＦＦ期間とを繰り返す制御）を常時行うこととしたが、次のようにしても良い。

（Ａ−１）
コードフェーズのロールオーバー付近では、航法メッセージのビット値が変化する時刻（タイミング）であるＢＴＴ（Bit Transition Time：ビット遷移時刻）と間欠駆動のタイミングとをずらすために、一時的に間欠駆動を行わず、ＯＮ期間を連続させることにしても良い。

（Ａ−２）
また、ベースバンド処理回路部４０のＵＰ期間の最初の所定時間には、ＧＰＳ衛星信号の捕捉のために、一時的に間欠駆動を行わず、ＯＮ期間のみとすることにしても良い。

（Ａ−３）
また、受信状況（受信信号強度）に応じて間欠駆動を実行しても良い。具体的には、受信状況が“良い”場合（すなわち、信号強度が所定強度より大きい場合）に実行し、受信状況が“悪い”場合（すなわち、信号強度が所定強度より小さい場合）には実行しない。

（Ａ−４）
また、ＢＴＴの検出状況に応じて間欠駆動を実行しても良い。具体的には、ＢＴＴが検出できているか否かを判定し、ＢＴＴが検出できている場合に間欠駆動を実行し、ＢＴＴが検出できていない場合には、間欠駆動を実行しない。なお、ＢＴＴが検出できていて、更に、信号強度が所定強度より大きい場合に間欠駆動を実行することとしても良い。

（Ｂ）間欠駆動の実行
また、ベースバンド処理回路部４０、及び、ＲＦ受信回路部２０に対する間欠駆動は、初回測位までは行わず、初回測位以降に行うことにしても良い。

（Ｃ）間欠駆動パターン
上述の実施形態では、ディーティ比が所定範囲の場合には、単位期間内にＵＰ期間が複数含まれることとしたが、単位期間に含まれるＵＰ期間は１つとしても良い。例えば、デューティ比が４０％の場合、連続した４００ｍｓのＵＰ期間としても良い。

（Ｄ）処理の主体
上述の実施形態では、位置算出処理をベースバンド処理回路部４０の処理部１００（位置算出部１２０）が実行するものとして説明したが、メイン処理部６０が実行することとしても良い。

（Ｅ）他のセンサー
上述の実施形態の構成に加えて、電子機器は各種センサーを備えて構成されていても良い。ＧＰＳの測位演算と組み合わせることで、一層低い電力消費量または一層高い測位精度を達成することができる。センサーとしては、加速度センサー、ジャイロセンサー、方位センサー等が例示できる。

（Ｆ）電子機器
上述の実施形態では、電子機器の一種であるランナーズウォッチ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）、携帯電話、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。

（Ｇ）衛星測位システム
また、上述の実施形態では、衛星測位システムとして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、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）などの他の衛星測位システムであってもよい。

本出願は、２０１２年１月１１日に出願された特願２０１２−００２８０３、２０１２年１月１１日に出願された特願２０１２−００２８０４、２０１０年３月２３日に出願された特願２０１０−０６５８４２、２０１０年１２月９日に出願された特願２０１０−２７４８０４、及び、２０１２年４月２５日に出願された特願２０１２−０９９７５５、に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載されたすべての内容を援用するものである。

３携帯型電子機器、１０ＧＰＳアンテナ、１ＧＰＳ受信機、２０ＲＦ受信回路部、３０メモリー部、４０ベースバンド処理回路部、１００処理部、１１０衛星捕捉部、１２０位置算出部、１３０受信状況判定部、１４０間欠駆動制御部、２００記憶部、２１０ベースバンド処理プログラム、２２０間欠駆動切替設定テーブル、２３０間欠区道パターン設定テーブル、２４０メジャメントデータ、２５０衛星軌道データ、２６０算出結果データ、５０電源部、６０メイン処理部、６２操作部、６４表示部、６６音出力部、６８通信部、７０時計部、７２メイン記憶部

Claims

信号強度が−１３５ｄＢｍ以上の受信環境下で測位した場合に９５％以上の確率で測位誤差が−８ｍ〜＋８ｍの範囲内であり、測位開始から初回測位までの平均消費電力が７ｍＷ以下である衛星信号受信機。
信号強度が−１３５ｄＢｍ以上の受信環境下で測位した場合に９５％以上の確率で測位誤差が−８ｍ〜＋８ｍの範囲内であり、測位開始から６０秒経過までの平均消費電力が６ｍＷ以下である衛星信号受信機。
信号強度が−１３５ｄＢｍ以上の受信環境下で測位した場合に９５％以上の確率で測位誤差が−８ｍ〜＋８ｍの範囲内であり、測位開始して初回測位がされた後の平均消費電力が５ｍＷ以下である衛星信号受信機。
前記初回測位がされた後の平均消費電力が４ｍＷ以下である請求項３に記載の衛星信号受信機。