JP5901177B2 - Positioning device, observation device and positioning method - Google Patents
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本発明は、全地球測位システムを用いた測位を実行するときの消費電力を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a technology for suppressing power consumption when performing positioning using a global positioning system.
移動体の位置を取得する技術として全地球測位システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)が知られており、GNSSの中では、特にGPS(Global Positioning System)がよく知られている。GPSでは、複数の衛星が送信時刻(全衛星の時計は高精度に一致している。)や、それぞれ自己の軌道を示す情報(エフェメリス)等をGPS信号として放送しつつ飛行している。そして、これらのGPS信号は、全ての衛星が同一周波数を用いる、CDMA(Code Division Multiple Access)方式により送信されている。測位に必要な情報を観測するGPS受信機は、移動体に装着され(もしくは一体的に組み込まれ)、このようなGPS信号を受信することにより移動体の位置を求めるように構成されている。 A global navigation satellite system (GNSS) is known as a technique for acquiring the position of a moving body, and GPS (Global Positioning System) is particularly well-known in GNSS. In GPS, a plurality of satellites fly while broadcasting transmission time (clocks of all satellites coincide with high accuracy) and information (ephemeris) indicating their own orbits as GPS signals. These GPS signals are transmitted by a CDMA (Code Division Multiple Access) method in which all satellites use the same frequency. A GPS receiver that observes information necessary for positioning is attached to (or integrated with) a moving body, and is configured to obtain the position of the moving body by receiving such a GPS signal.
GPS衛星から送信される信号を受信して測位位置を求める一般的な方法が、例えば、特許文献1に記載されている。GPSでは、特許文献1に記載されているように、エフェメリスにより位置が特定された衛星を中心とし、当該衛星とGPS受信機との距離を半径とした球の方程式を解くことによりGPS受信機の位置を特定する。当該半径は、光速で伝播する電波が、実際に送信されてから、GPS受信機に受信されるまでの時間(伝播時間)を測定することにより得られる。
A general method for obtaining a positioning position by receiving a signal transmitted from a GPS satellite is described in
ところが、GPS受信機に内蔵されている時計は、衛星の時計に比べて精度が低く、誤差を有している。したがって、衛星から送信された電波がGPS受信機に到達した時刻をGPS受信機で記録すると、伝播時間に誤差を生じる。すなわち、GPSでは、GPS受信機の時計を衛星の時計に一致させるために、これを補正する必要がある。そこで、GPSでは、特許文献1に記載されているように、GPS受信機の時計誤差を1つの未知数として加え、エフェメリスにより位置が特定される4つの衛星と3次元位置がそれぞれ未知(3つの未知数)のGPS受信機とについて、上記の方程式をそれぞれ立てて解くことにより、GPS受信機の時計を補正しつつ、GPS受信機の位置を特定する。
However, the timepiece built in the GPS receiver is less accurate than the satellite timepiece and has errors. Therefore, if the time when the radio wave transmitted from the satellite reaches the GPS receiver is recorded by the GPS receiver, an error occurs in the propagation time. That is, in GPS, it is necessary to correct the GPS receiver clock in order to match the clock of the satellite. Therefore, in GPS, as described in
なお、特許文献2には、衛星とGPS受信機との疑似距離を高速に求める技術が記載されている。 Patent Document 2 describes a technique for obtaining a pseudo distance between a satellite and a GPS receiver at high speed.
このように、特許文献1に記載されている技術では、GPS受信機の時計を衛星の時計に高精度に同期させておくために、継続して測位し続けなければならず、電力の消耗が激しいという問題があった。 特に、測位を実行して位置を取得する必要があるということは、位置が頻繁に変更されることを意味する。すなわち、GPSの技術は、そのほとんどの場合が据え置き型の装置ではなく、携帯型の装置(ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)、スマートホン、各種音楽プレーヤー、携帯型ゲーム機等)に組み込まれる。そして、携帯型の装置は、その多くが電池により駆動するので、消費電力を抑制したいという要請が特に強いという事情がある。したがって、GPSによる測位技術は、元来、消費電力を抑制する必要性が高い技術である。
As described above, in the technique described in
また、特許文献2に記載されている技術は、衛星から送信時刻を示す情報が到着するまで待つことなく、疑似距離を求める技術であって、消費電力を抑制する技術ではない。 The technique described in Patent Document 2 is a technique for obtaining a pseudo distance without waiting for information indicating a transmission time from a satellite to arrive, and is not a technique for suppressing power consumption.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、全地球測位システムにおける衛星からの電波を受信して位置を特定する際の電力消費を抑制する技術を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a technique for suppressing power consumption when specifying a position by receiving radio waves from a satellite in a global positioning system.
上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、全地球測位システムにおける複数の衛星から送信される電波を受信する測位装置であって、前記複数の衛星の中から基準衛星と前記基準衛星以外の衛星とを選択する選択手段と、前記基準衛星の伝播時間を取得する取得手段と、前記複数の衛星のうちの各衛星から送信された信号に含まれる各ビットの到着時間を計時する計時手段と、前記計時手段により計時された到着時間を記憶する記憶手段と、少なくとも前記基準衛星以外の衛星について、前記記憶手段に記憶された到着時間と到着ビット数との関係を示すグラフを補間し、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における当該基準衛星の到着ビット数と、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における前記補間の対象となった衛星の到着ビット数との差である到着ビット数差を求めるビット演算手段と、前記ビット演算手段により求めた到着ビット数差に基づいて、前記基準衛星以外の衛星の伝播時間差を求める時間差演算手段と、前記取得手段により取得された前記基準衛星の伝播時間と前記時間差演算手段により求められた伝播時間差とに基づいて、前記複数の衛星の伝播時間を求める伝播時間演算手段とを備える。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る測位装置であって、前記選択手段は、前記基準ビットが最も早く到達した衛星を前記基準衛星として選択する。
The invention according to claim 2 is the positioning apparatus according to the invention of
また、請求項3の発明は、請求項1または2の発明に係る測位装置であって、前記選択手段は、最近傍に存在すると予測される衛星を前記基準衛星として選択する。
The invention according to claim 3 is the positioning apparatus according to
また、請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明に係る測位装置であって、前記補間は、最小二乗法による補間である。 A fourth aspect of the present invention is the positioning apparatus according to any one of the first to third aspects of the invention, wherein the interpolation is an interpolation based on a least square method.
また、請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの発明に係る測位装置であって、前記伝播時間演算手段により求められた前記複数の衛星の伝播時間に基づいて、前記複数の衛星からの疑似距離を演算する疑似距離演算手段をさらに備える。
The invention of claim 5 is the positioning apparatus according to any one of
また、請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの発明に係る測位装置であって、少なくとも前記計時手段による計時を実行させて、前記記憶手段に到着時間を記憶させるレシーバプロセッサと、少なくとも前記ビット演算手段を有するナビゲーションプロセッサとを備える。
The invention according to claim 6 is the positioning device according to any one of
また、請求項7の発明は、観測装置であって、周囲の環境を表現した観測データを取得する観測データ取得手段と、前記複数の衛星の中から基準衛星と前記基準衛星以外の衛星とを選択する選択手段と、前記基準衛星の伝播時間を取得する取得手段と、前記複数の衛星のうちの各衛星から送信された信号に含まれる各ビットの到着時間を計時する計時手段と、前記計時手段により計時された到着時間を記憶する第1記憶手段と、少なくとも前記基準衛星以外の衛星について、前記記憶手段に記憶された到着時間と到着ビット数との関係を示すグラフを補間し、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における当該基準衛星の到着ビット数と、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における前記補間の対象となった衛星の到着ビット数との差である到着ビット数差を求めるビット演算手段と、前記ビット演算手段により求めた到着ビット数差に基づいて、前記基準衛星以外の衛星の伝播時間差を求める時間差演算手段と、前記取得手段により取得された前記基準衛星の伝播時間と前記時間差演算手段により求められた伝播時間差とに基づいて、前記複数の衛星の伝播時間を求める伝播時間演算手段と、前記伝播時間演算手段により求められた前記複数の衛星の伝播時間に基づいて、前記複数の衛星からの疑似距離を演算する疑似距離演算手段と、前記疑似距離演算手段により求められた前記複数の衛星からの疑似距離に基づいて、前記観測装置の位置を示す位置情報を作成する位置情報作成手段と、前記観測データと前記位置情報とを関連づけて記憶させる第2記憶手段とを備える。 Further, the invention of claim 7 is an observation device, comprising observation data acquisition means for acquiring observation data expressing the surrounding environment, a reference satellite and a satellite other than the reference satellite among the plurality of satellites. Selecting means for selecting; acquisition means for acquiring a propagation time of the reference satellite; timing means for timing the arrival time of each bit included in a signal transmitted from each of the plurality of satellites; Interpolating a graph indicating the relationship between the arrival time and the number of arrival bits stored in the storage means for at least satellites other than the reference satellite, and selecting the selection time; the number of arriving bits of the reference satellite at the arrival time of the reference bit of the selected reference satellite by means before the arrival time of the reference bit of the reference satellites selected by said selection means Bit calculation means for determining the arrival bit number difference that is the difference from the arrival bit number of the satellite subject to interpolation, and propagation of satellites other than the reference satellite based on the arrival bit number difference obtained by the bit calculation means Time difference calculating means for obtaining a time difference, and propagation time calculating means for obtaining the propagation times of the plurality of satellites based on the propagation time of the reference satellite obtained by the obtaining means and the propagation time difference obtained by the time difference calculating means. And a pseudo-range computing means for computing pseudo distances from the plurality of satellites based on the propagation times of the plurality of satellites obtained by the propagation time computing means, and the plurality obtained by the pseudo-range computing means. Position information generating means for generating position information indicating the position of the observation device based on a pseudo-distance from the satellite, the observation data and the position information And a second storage means for association with memory.
また、請求項8の発明は、全地球測位システムにおける複数の衛星から送信される電波を受信して位置を特定する測位方法であって、前記複数の衛星のうちの各衛星から送信された信号に含まれる各ビットの到着時間を計時する工程と、計時された到着時間を記憶手段に記憶する工程と、前記複数の衛星の中から基準衛星と前記基準衛星以外の衛星とを選択手段により選択する工程と、少なくとも前記基準衛星以外の衛星について、前記記憶手段に記憶された到着時間と到着ビット数との関係を示すグラフを補間し、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における当該基準衛星の到着ビット数と、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における前記補間の対象となった衛星の到着ビット数との差である到着ビット数差を求める工程と、求めた到着ビット数差に基づいて、前記基準衛星以外の衛星の伝播時間差を時間差演算手段により求める工程と、前記基準衛星の伝播時間を取得する工程と、取得された前記基準衛星の伝播時間と前記時間差演算手段により求められた伝播時間差とに基づいて、前記複数の衛星の伝播時間を伝播時間演算手段により求める工程とを有する。
The invention of
少なくとも前記基準衛星以外の衛星について、前記記憶手段に記憶された到着時間と到着ビット数との関係を示すグラフを補間し、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における当該基準衛星の到着ビット数と、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における前記補間の対象となった衛星の到着ビット数との差である到着ビット数差を求めるビット演算手段と、ビット演算手段により求めた到着ビット数差に基づいて、基準衛星以外の衛星の伝播時間差を求める時間差演算手段と、取得手段により取得された基準衛星の伝播時間と時間差演算手段により求められた伝播時間差とに基づいて、複数の衛星の伝播時間を求める伝播時間演算手段とを備えることにより、常時、測位しつづけなくても、充分な精度で各衛星の伝播時間を求めることができる。 For at least a satellite other than the reference satellite, a graph showing the relationship between the arrival time and the number of arrival bits stored in the storage means is interpolated, and the reference in the arrival time of the reference bit of the reference satellite selected by the selection means Bit calculating means for obtaining a difference in arrival bits, which is a difference between the arrival bits of the satellites and the arrival bits of the reference bits of the reference satellites selected by the selection means; A time difference calculating means for obtaining a propagation time difference of satellites other than the reference satellite based on the difference in the number of arrival bits obtained by the bit calculating means, and a propagation time obtained by the time difference calculating means of the reference satellite obtained by the obtaining means. Providing propagation time calculation means to obtain the propagation time of multiple satellites based on the time difference, so that positioning is not continued at all times Also, it is possible to determine the propagation time of each satellite with sufficient accuracy.
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<1. 実施の形態>
図1は、デジタルカメラ1のブロック図である。本発明に係る記録装置としてのデジタルカメラ1は、図1に示すように、ユーザによって携帯可能な装置として設計されており、撮像データ91を記録する。
<1. Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram of the
図1に示すように、デジタルカメラ1は、各種データの演算を実行するCPU10、予め記憶されているデータに対する読み取りのみ可能なROM11、データの読み書きがいずれも可能なRAM12、操作部13および表示部14を備えている。また、デジタルカメラ1は、メモリカード90を装着することが可能なカードスロット15、画像データ160を取得する撮像部16、および、位置情報84を取得する測位部17を備えている。
As shown in FIG. 1, a
CPU10は、ROM11に記憶されているプログラム80を読み出して、RAM12をワーキングエリアとして使用しつつ、当該プログラム80を実行することにより、デジタルカメラ1が備える各構成を制御する。このようにデジタルカメラ1は、一般的なコンピュータとしての機能を有している。
The
特に、本実施の形態におけるCPU10は、適宜、測位部17に対して位置情報84を要求し、測位部17から取得した位置情報84と、撮像部16から取得した画像データ160とを関連づけて、撮像データ91を作成し、メモリカード90に記憶させる。なお、CPU10の機能、および、動作については、適宜後述する。
In particular, the
操作部13は、各種ボタン類やキー、スイッチ等が該当する。ユーザは、操作部13を操作することによってデジタルカメラ1に対して、様々な情報を入力することができる。特に、デジタルカメラ1は、撮像部16に撮像を指示するために操作するシャッターボタンや、デジタルカメラ1の電源の状態を切り替える指示を入力するための電源スイッチ等を操作部13として備えている。
The
表示部14は、各種ランプやLED、液晶パネル等であり、ユーザに対して各種のデータを提示する機能を有している。特に、表示部14は、ユーザに対して撮像部16の撮像範囲を表示したり、撮像データ91を表示したりする機能を有している。なお、デジタルカメラ1は、タッチパネルディスプレイのようなデバイスを備えることによって操作部13および表示部14の機能を実現していてもよい。
The
カードスロット15は、可搬性の記憶媒体であるメモリカード90をデジタルカメラ1に対して着脱自在に収納する機能を提供する。これによりデジタルカメラ1(CPU10)は、メモリカード90を自機の記憶装置として使用することができ、撮像データ91等の比較的大容量のデータを記憶することができる。
The
また、デジタルカメラ1から取り外されたメモリカード90は、図示しない外部のコンピュータ等に装着することができるように構成されている。したがって、ユーザは、メモリカード90に記憶された撮像データ91を外部のコンピュータにおいて読み出して利用することが可能である。
The
なお、デジタルカメラ1は、図示しない外部のコンピュータとの間でデータ通信を行うための機能を備えていてもよい。このような機能を実現する構成としては、USB端子や赤外線通信部等が想定される。デジタルカメラ1がこのような構成を備えていれば、ユーザは、メモリカード90を取り外すことなく、メモリカード90に記憶された撮像データ91を外部のコンピュータに転送して利用することが可能となる。
The
撮像部16は、レンズや光学フィルタ等から構成される光学系、レンズ等を駆動するモータ、CCD等の光電変換素子、被写体を照明するフラッシュ、および、取得したデータに対する補正処理や圧縮処理を行う画像処理部等から構成される。撮像部16は、ユーザの指示(例えばシャッターボタンの押下)に応じて被写体を撮像し、被写体(周囲の環境)を表現したデジタルデータ(画像データ160)を取得する機能を有している。すなわち、撮像部16は、主に観測データ取得手段としての機能を有している。
The
測位部17は、全地球測位システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)における複数の衛星から送信される電波を受信して位置を特定する測位装置としての機能を有している。
The
図1に示すように、測位部17は、全地球測位システムにおける衛星から送信される電波を受信するアンテナ170、アンテナ170からの入力信号をデジタル信号に変換するRFIC171、レプリカ信号を生成するレプリカ信号生成回路172、および、RFIC171により変換されたデジタル信号とレプリカ信号生成回路172により生成されたレプリカ信号との相関を取る相関処理部173を備えている。また、測位部17は、主にリアルタイムに処理を実行するレシーバプロセッサ174、レシーバプロセッサ174によって実行されるプログラム81を格納するROM175、レシーバプロセッサ174の一時的なワーキングエリアとして使用されるRAM176、および、計時部177を備えている。
As shown in FIG. 1, the
レシーバプロセッサ174がレプリカ信号生成回路172および相関処理部173を制御することにより、衛星を捕捉し続けるとともに、当該衛星から送信された信号を復調する処理は、従来の技術を用いることができるため、以下に簡単に説明する。
Since the
アンテナ170は、全地球測位システムにおける衛星からの電波を受信してアナログ信号をRFIC171に伝達する。なお、以下では、特に断らない限り、全地球測位システムとして米国により提供されてるGPS(Global Positioning System)を採用する例について述べる。
The
RFIC171は、アンテナ170から入力されるアナログ信号をダウンコンバートしつつデジタル信号に変換し、相関処理部173に向けて出力する。
The
レプリカ信号生成回路172は、レシーバプロセッサ174からの制御信号(制御パラメータを示す信号)に基づいてレプリカ信号を生成し、相関処理部173に向けて出力する。
The replica
図1において詳細は図示していないが、レプリカ信号生成回路172は、衛星からデータを送信するための搬送波に対応したキャリアレプリカ信号を生成するキャリア生成回路と、衛星に固有の拡散コード(PNコード)に対応したコードレプリカ信号を生成するコード生成回路とを備えている。
Although not shown in detail in FIG. 1, the replica
キャリア生成回路は、後述の相関処理部173によりIF信号のI信号と相関処理されるキャリアレプリカ信号と、同じく相関処理部173によりIF信号のQ信号と相関処理されるキャリアレプリカ信号とを生成する。
The carrier generation circuit generates a carrier replica signal that is correlated with the I signal of the IF signal by a
キャリア生成回路にはレシーバプロセッサ174からの制御パラメータ(より詳細には周波数誤差に対応する制御パラメータ。以下、「周波数制御パラメータ」と称する。)が入力される。キャリア生成回路は、レシーバプロセッサ174から入力される周波数制御パラメータに応じて、キャリアレプリカ信号の周波数を変更する。言い換えれば、キャリア生成回路は、レシーバプロセッサ174から入力される周波数制御パラメータに応じた周波数のキャリアレプリカ信号を生成する。
A control parameter from the receiver processor 174 (more specifically, a control parameter corresponding to a frequency error; hereinafter referred to as “frequency control parameter”) is input to the carrier generation circuit. The carrier generation circuit changes the frequency of the carrier replica signal according to the frequency control parameter input from the
コード生成回路は、捕捉する衛星に固有のPNコードを選択して、当該PNコードに応じたコードレプリカ信号を生成する。なお、捕捉する衛星が切り替わるときには、コード生成回路は、切り替え先の衛星に固有のPNコードにより新たなコードレプリカ信号を生成する。また、コード生成回路は、レシーバプロセッサ174からの制御パラメータ(より詳細にはコード位相差に対応する制御パラメータ。以下、「コード制御パラメータ」と称する。)に応じて、コードレプリカ信号の位相を変更することが可能である。 The code generation circuit selects a PN code specific to the satellite to be captured and generates a code replica signal corresponding to the PN code. When the satellite to be captured is switched, the code generation circuit generates a new code replica signal using a PN code unique to the switching destination satellite. Further, the code generation circuit changes the phase of the code replica signal in accordance with a control parameter from the receiver processor 174 (more specifically, a control parameter corresponding to the code phase difference, hereinafter referred to as “code control parameter”). Is possible.
より詳細には、コード生成回路は、プロンプト(Prompt)コードレプリカ信号(P信号)と、プロンプトコードレプリカ信号に対して1/2チップだけ進相したアーリー(Early)コードレプリカ信号(E信号)と、プロンプトコードレプリカ信号に対して1/2チップだけ遅相したレート(Late)コードレプリカ信号(L信号)とを生成する。 More specifically, the code generation circuit includes a prompt code replica signal (P signal), an early code replica signal (E signal) advanced by ½ chip with respect to the prompt code replica signal, and Then, a rate code replica signal (L signal) delayed by ½ chip with respect to the prompt code replica signal is generated.
詳細は図示しないが、相関処理部173は、複数のチャネル回路を備えており、各チャネル回路がそれぞれ衛星を捕捉し追尾する。言い換えれば、測位部17は、相関処理部173が備えるチャネル回路の数だけの衛星を同時に観測することが可能である。
Although not shown in detail, the
相関処理部173の各チャネル回路は、RFIC171からの入力信号(IF信号)を、レプリカ信号生成回路172(キャリア生成回路)から入力されるキャリアレプリカ信号によりベースバンド周波数にダウンコンバートする。さらに、相関処理部173の各チャネル回路は、上記ダウンコンバートされたデジタル信号(I信号およびQ信号)と、レプリカ信号生成回路172(コード生成回路)から入力されるコードレプリカ信号(E信号、P信号およびL信号)との相関処理を行う。すなわち、相関処理部173の各チャネル回路によって、RFIC171からの入力信号と、レプリカ信号生成回路172からのレプリカ信号とに応じた相関信号(IE信号、IP信号、IL信号、QE信号、QP信号およびQL信号)が生成され、出力される。
Each channel circuit of the
レシーバプロセッサ174は、ROM175に記憶されているプログラム81を読み取って、RAM176をワーキングエリアとして使用しつつ、当該プログラム81を実行する。すなわち、レシーバプロセッサ174はマイクロコンピュータとしての機能を有している。
The
レシーバプロセッサ174は、ナビゲーションプロセッサ178によって選択された衛星(捕捉する衛星)をレプリカ信号生成回路172のコード生成回路に伝達する。これにより、先述のように、コード生成回路が、選択された衛星に固有のPNコードに応じたコードレプリカ信号を生成する。
The
また、レシーバプロセッサ174は、相関処理部173から出力される相関信号(IE信号、IP信号、IL信号、QE信号、QP信号およびQL信号)に応じて、レプリカ信号生成回路172に対する制御パラメータにより当該レプリカ信号生成回路172を制御する。
Further, the
例えば、衛星はそれぞれの衛星軌道上を高速に飛行しているため、当該衛星から送信される電波はドップラー効果によって本来の周波数に対して周波数誤差を生じている。さらに、当該飛行中の衛星と地球の自転により移動しているデジタルカメラ1(測位部17)との間の相対速度はほぼ常に変化しており、ドップラー効果による周波数誤差もほぼ常に変化している。 For example, since satellites fly at high speeds on their orbits, radio waves transmitted from the satellites have a frequency error with respect to the original frequency due to the Doppler effect. Furthermore, the relative speed between the satellite in flight and the digital camera 1 (positioning unit 17) moving due to the rotation of the earth is almost always changing, and the frequency error due to the Doppler effect is also almost always changing. .
そこで、レシーバプロセッサ174は、相関処理部173から出力される相関信号を監視しつつ、キャリアレプリカ信号によってダウンコンバートされたデジタル信号と、レプリカ信号生成回路172からのレプリカ信号との相関が得られる(両信号の同期が得られる)ように、周波数制御パラメータを変更することにより、キャリアレプリカ信号生成回路(キャリアレプリカ信号)をフィードバック制御する。
Therefore, the
すなわち、レシーバプロセッサ174は、周波数制御パラメータを変更しつつ、相関処理部173からの相関信号を監視して、周波数誤差を生じた搬送波の周波数を捕捉する。その後も相関処理部173からの相関信号を監視しつつ、同期した状態が維持されるように、周波数制御パラメータを変更し、周波数誤差が変化している搬送波の周波数を追尾する。このような制御は従来の技術(例えばPhase Locked LoopやFrequency Locked Loop等)を用いて実現できる。
That is, the
さらに、衛星とデジタルカメラ1(測位部17)との距離や、衛星時計と計時部177との誤差等により、RFIC171から入力されるIF信号と、レプリカ信号生成回路172により生成されるコードレプリカ信号との間にはコード位相差が生じる。そして、衛星およびデジタルカメラ1は移動しているため、衛星とデジタルカメラ1との距離はほぼ常に変化しており、コード位相差もほぼ常に変化している。
Furthermore, the IF signal input from the
そこで、レシーバプロセッサ174は、相関処理部173からの出力信号を監視しつつ、 ダウンコンバートされたデジタル信号(より詳細にはI信号およびQ信号)と、レプリカ信号生成回路172からのコードレプリカ信号との相関が得られる(両信号の同期が得られる)ようにコード制御パラメータを変更し、コードレプリカ信号生成回路(コードレプリカ信号)をフィードバック制御する。
Therefore, the
すなわち、レシーバプロセッサ174は、コード制御パラメータを変更しつつ、相関処理部173からの出力信号を監視して、ダウンコンバートされたデジタル信号とコードレプリカ信号との同期を確保する。その後もレシーバプロセッサ174は、相関処理部173からの出力信号を監視しつつ、同期した状態が維持されるように、コード制御パラメータを変更し、位相を追尾する。このような制御は従来の技術(例えばDelay Locked Loop等)を用いて実現できる。
That is, the
本実施の形態におけるレシーバプロセッサ174は、上記のような復調処理に加えて、到着時間情報83を作成し、RAM176に記憶させる機能を有している。
The
GPSにおいて、各衛星から送信されるデータはビット列で表現されている。レシーバプロセッサ174は、相関処理部173(各チャネル回路)からの出力信号(相関信号)を監視し、各衛星から送信されたデータに含まれる各ビットの到着時間を計時部177により計時し、到着時間情報83を作成する。したがって、到着時間情報83は、観測(捕捉)されている衛星に対応して、それぞれに存在する。
In GPS, data transmitted from each satellite is represented by a bit string. The
すなわち、レシーバプロセッサ174および計時部177によって、本発明における計時手段が実現される。なお、GPSでは、衛星から送信されるデータの転送レートは、50[bps]である。したがって、1ビット送信するのに20[ms]必要であるから、到着時間情報83は、ほぼ20[ms]間隔でプロットされた記録となる。
That is, the
図1に示すように、測位部17は、ナビゲーションプロセッサ178、ナビゲーションプロセッサ178によって実行されるプログラム82を格納するROM179、および、ナビゲーションプロセッサの一時的なワーキングエリアとして使用されるRAM180を備えている。すなわち、ナビゲーションプロセッサ178はマイクロコンピュータとしての機能を有している。
As shown in FIG. 1, the
ナビゲーションプロセッサ178は、レプリカ信号生成回路172が、どの衛星のコードレプリカ信号を生成するか(どの衛星を捕捉するか)を決定し、レシーバプロセッサ174を介して指示を与える。一旦、捕捉すると決定した衛星が実際には捕捉できなかったとき(または捕捉していた衛星が捕捉できなくなったとき)には、新たに捕捉すべき衛星を選択して、レシーバプロセッサ174に伝達する。
The
また、ナビゲーションプロセッサ178は、相関処理部173から出力される相関信号に基づいて、衛星から送信されたデータを取得し、RAM180に出力する。なお、詳細は説明しないが、ナビゲーションプロセッサ178は、衛星の捕捉が完了し、当該衛星を追尾する状態となったことを当該相関信号に応じて検出し、追尾状態になってからの相関信号(すなわち、復調された送信信号)から、当該衛星から送信されたデータをデコードする。
In addition, the
例えば、GPSにおける衛星は、送信するデータ(PNコード)の送信時刻や当該衛星に固有の衛星軌道を表現したエフェメリスデータ、全衛星の概略の軌道を表現したアルマナックデータ等を含むデータを送信しながら飛行している。ナビゲーションプロセッサ178は、このデータをデコードすることにより取得して、RAM180に記憶させる。なお、エフェメリスデータやアルマナックデータには、それぞれ有効期限が設定されている。ナビゲーションプロセッサ178は、送信されたデータの有効期限を適宜監視し、有効期限が切れる前に、それらの情報を再度取得することが好ましい。
For example, a satellite in GPS transmits data including transmission time of data to be transmitted (PN code), ephemeris data expressing a satellite orbit unique to the satellite, almanac data expressing an approximate orbit of all satellites, and the like. Flying. The
また、ナビゲーションプロセッサ178は、所定のタイミングにおけるデジタルカメラ1(測位部17)の位置を演算して、位置情報84作成する。なお、本実施の形態におけるナビゲーションプロセッサ178は、従来の手法と同様に測位処理を継続的に行って、位置情報84と同様の情報を作成することも可能であるが、ここでは従来の手法については説明を省略する。
In addition, the
図2は、測位部17の有する機能ブロックをデータの流れとともに示す図である。図2における基準衛星選択部181、ビット演算部182、時間差演算部183、伝播時間演算部184、疑似距離演算部185、および、位置演算部186は、ナビゲーションプロセッサ178がプログラム82に従って動作することにより実現される機能ブロックである。
FIG. 2 is a diagram showing the functional blocks of the
基準衛星選択部181は、観測(追尾)されている複数の衛星の中から基準衛星と基準衛星以外の衛星とを選択する。言い換えれば、追尾中の複数の衛星(ナビゲーションプロセッサ178により決定されている。)の中から1つの基準衛星を選択して、選択した基準衛星とそれ以外の衛星とに分類する。
The reference
本実施の形態における基準衛星選択部181は、最近傍に存在すると予測される衛星を基準衛星として選択する。具体的には、相関処理部173の各チャネル回路から入力される復調信号に応じて、特定のビット(基準ビット)が最も早く到達した(復調された)チャネル回路に割り当てられている衛星を基準衛星として選択する。
The reference
ビット演算部182は、RAM176に記憶された到着時間情報83をレシーバプロセッサ174から取得して補間し、基準衛星選択部181により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における到着ビット数差を求め、到着ビット数差情報85を作成する。
The
図3は、ビット演算部182の機能を説明する図である。図3において、黒丸で示す点は基準衛星の到着時間情報83である。また、黒四角で示す点は、観測されている衛星のうち、基準衛星でない衛星のうちの1つの衛星(以下、「非基準衛星」と称する。)の到着時間情報83である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the function of the
図3では、基準衛星から送信されたデータの先頭のビット(より詳細には第1サブフレームの先頭ビット)が到着した時間を原点として示している。先述のように、到着時間情報83は、観測されている(追尾中の)衛星ごとに作成され、各ビットの到着時間がほぼ20[ms]ごとにプロットされている。
In FIG. 3, the time when the first bit of the data transmitted from the reference satellite (more specifically, the first bit of the first subframe) arrives is shown as the origin. As described above, the
ここで、n番目に到着したビットに注目する。GPSにおける各衛星は、同じ番号のビットを同時に送信している。したがって、n番目のビットも、各衛星から同時に送信されている。しかし、基準衛星から送信されたn番目のビットは時間T1に到着している一方で、基準衛星よりも遠い位置にある非基準衛星から送信されたn番目のビットは時間T2に到着している。 Here, attention is paid to the n-th arriving bit. Each satellite in the GPS transmits the same number of bits simultaneously. Therefore, the nth bit is also transmitted simultaneously from each satellite. However, the nth bit transmitted from the reference satellite arrives at time T1, while the nth bit transmitted from a non-reference satellite located farther than the reference satellite arrives at time T2. .
したがって、計時部177(ローカルクロック)に誤差がなければ、基準衛星と非基準衛星との間の伝播時間差は「T2−T1」となる。しかし、実際の計時部177は、衛星に搭載されている原子時計と比べて誤差が大きく、また、信号が遅れて到達する間に測位部17が移動(特に地球の自転による移動)するため、上記の伝播時間差からそのまま距離差を求めることはできない。
Therefore, if there is no error in the timer 177 (local clock), the propagation time difference between the reference satellite and the non-reference satellite is “T2−T1”. However, since the actual
今、時間T3において、シャッターボタンが操作されて画像データ160が作成され、CPU10から位置情報84を出力するように測位部17に要求があった場合を例に説明する。
Now, a case will be described as an example where at time T3, the shutter button is operated to create
ビット演算部182は、基準衛星の到着時間情報83を最小二乗法により補間し、図3に示す実線L1を作成する。そして、実線L1と時間T3との交点により、基準ビットを決定する。図3に示す例では、基準ビットは、「q」である。なお、到着時間情報83におけるプロットされている点において、ビットの値は整数であるが、基準ビットの値は整数とは限らず、一般には、正の数である。
The
次に、ビット演算部182は、非基準衛星の到着時間情報83を最小二乗法により補間し、図3に示す一点鎖線L2を作成する。そして、一点鎖線L2と時間T3との交点により、基準衛星の基準ビットの到着時間(すなわち時間T3)における、非基準衛星の到着ビットを求める。図3に示す例では、当該到着ビットは、「p」である。非基準衛星の到着ビットの値も、一般には、正の数である。
Next, the
さらに、ビット演算部182は、基準ビットと到着ビットとの差により、到着ビット数差(図3に示す「ΔBit」)を求める。図3に示す例では、以下の式1により、到着ビット数差を求めることができる。
Further, the
ΔBit=q−p ・・・ 式1
ΔBit = q−
そして、求めた到着ビット数差を到着ビット数差情報85としてRAM180に格納する。なお、ここでは、1つの非基準衛星について到着ビット数差情報85を作成する手法を説明したが、ビット演算部182は、全ての非基準衛星(観測されている衛星のうち基準衛星を除いた衛星)について作成される。以下では、非基準衛星がm個観測されている場合を例とし、非基準衛星に対応する値に1ないしmの添え字を付けて区別する(mは正の整数。)。すなわち、m番目の非基準衛星についての式1は、ΔBit(m)=q−p(m)と表現する。
The obtained arrival bit number difference is stored in the
図2に戻って、時間差演算部183は、ビット演算部182により求めた到着ビット数差情報85に基づいて、基準衛星以外の衛星の伝播時間差「ΔCT(m)」を求め、伝播時間差情報86を作成する。先述のように、GPSでは、1ビット送信するのに、20[ms]必要であることから、伝播時間差「ΔCT(m)」は、式2で求めることができる。
Returning to FIG. 2, the time
ΔCT(m)=20×ΔBit(m) ・・・ 式2 ΔCT (m) = 20 × ΔBit (m) Equation 2
伝播時間演算部184は、予め格納されている平均距離情報87(衛星の平均的な距離を示す情報)を参照し、これに光速を乗ずることにより、基準衛星の伝播時間を演算して取得する。すなわち、伝播時間演算部184は本発明の取得手段としての機能を有している。ここで、衛星の平均的な距離を基に演算すると、基準衛星の伝播時間は68[ms]となる。なお、基準衛星の伝播時間は、すでに取得している当該基準衛星から送信されたデータ(エフェメリスまたはアルマナック)と、これまでに取得した位置情報84に基づく測位部17の予測位置とに基づいて求めてもよい。
The propagation
次に、伝播時間演算部184は、基準衛星の伝播時間(CT)と時間差演算部183により求められた伝播時間差(ΔCT(m))とに基づいて、各非基準衛星の伝播時間を以下の式3によりそれぞれ求める。
Next, based on the propagation time (CT) of the reference satellite and the propagation time difference (ΔCT (m)) obtained by the time
CT(m)=CT+ΔCT(m) ・・・ 式3 CT (m) = CT + ΔCT (m) Equation 3
すなわち、伝播時間演算部184によって作成される伝播時間情報88には、基準衛星の伝播時間CTと、各非基準衛星の伝播時間CT(1)ないしCT(m)とが含まれている。
That is, the
疑似距離演算部185は、伝播時間演算部184により求められた追尾中の衛星の伝播時間(伝播時間情報88)に基づいて、当該追尾中の衛星からの疑似距離を演算する。より詳細には、各衛星について求めた伝播時間に光速を乗ずることにより、各衛星についての疑似距離を求める。求めた疑似距離は、疑似距離情報89としてRAM180に格納する。
Based on the propagation time (propagation time information 88) of the tracking satellite obtained by the propagation
位置演算部186は、疑似距離情報89に基づいて、測位部17の位置を示す位置情報84を作成する。各衛星からの疑似距離(疑似距離情報89)に基づいて位置情報84を作成する処理は、従来の技術を適用できる。
The
以上が、本実施の形態におけるデジタルカメラ1の構成および機能の説明である。このように、本実施の形態における測位部17では、CPU10から位置情報84を要求されるまでは、測位処理(位置情報84を作成する処理)を行う必要がないので、その間、ナビゲーションプロセッサ178をオフ状態にしておくことができ、消費電力を抑制することができる。なお、すでに説明したように、より詳細に言えば、観測可能な衛星を捕捉し追尾状態となるまでは、ナビゲーションプロセッサ178はオン状態とされる。また、各衛星についての送信されたデータの有効期限が迫っているときや、観測可能な衛星が切り替わるときにも、ナビゲーションプロセッサ178はオン状態となることが好ましい。
The above is the description of the configuration and functions of the
次に、デジタルカメラ1が衛星から送信される電波を受信して位置情報84を特定する測位方法について説明する。
Next, a positioning method in which the
図4は、デジタルカメラ1の省電力モードにおける動作を示す流れ図である。省電力モードとは、主にユーザの指示により選択される動作モードの1つであり、消費電力を抑制するように制御がされるモードである。ただし、省電力モードへの移行は、ユーザの指示に限定されるものではなく、例えば、電池容量の低下や、長時間の不操作等によって移行するようにされていてもよい。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the
省電力モードにおいて、測位部17のレシーバプロセッサ174は、衛星を捕捉中か否かを監視している(ステップS1)。ステップS1における判定は、例えば、相関処理部173における全てのチャネル回路から相関信号が得られているか、あるいは、飛行中のすべての衛星について、後述する衛星捕捉処理を実行したか等に基づいて判定することができる。
In the power saving mode, the
衛星を捕捉中でない場合(ステップS1においてNo。)、レシーバプロセッサ174は、ナビゲーションプロセッサ178をオン状態とし、協働して、衛星捕捉処理を実行する(ステップS2)。なお、衛星捕捉処理は、従来の技術を適宜適用して実行することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。
If the satellite is not being acquired (No in step S1), the
衛星を捕捉中(追尾中)の場合(ステップS1においてYes。)、レシーバプロセッサ174は、相関処理部173から出力される相関信号を監視しつつ、衛星追尾処理を開始する(ステップS3)。なお、衛星追尾処理は、従来の技術を適宜適用して実行することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、すでに衛星追尾処理を開始している場合は、当該衛星追尾処理を継続する。また、衛星追尾処理は、原則として、当該衛星を見失うまで継続されるが、例えば、ユーザにより終了が指示されて、電源が落とされた場合等にも終了する。
When the satellite is being captured (tracked) (Yes in step S1), the
相関処理部173が備える各チャネル回路について、衛星を捕捉中のものと、衛星を捕捉できていないものとが混在するときは、個々のチャネル回路について、ステップS2の処理またはステップS3ないしS5の処理が実行される。そして、観測可能な衛星をすべて捕捉するか、または、すべてのチャネル回路が衛星を捕捉している状態となると、ステップS1においてNoと判定されることはなくなり、ナビゲーションプロセッサ178は、一旦、オフ状態となる。
When each channel circuit included in the
衛星追尾処理が開始され当該処理を実行中において、レシーバプロセッサ174は、相関処理部173からの相関信号を監視しつつ、各衛星から送信されたデータの新しいビットが到着するたびに、計時部177を参照して、当該ビットの到着時間を計時する(ステップS4)。そして、計時した到着時間を、到着時間情報83としてRAM176に記憶させる(ステップS5)。
While the satellite tracking process is started and the process is being executed, the
GPSでは、衛星から送信されるデータの1ビットは、1.023[MHz]周期のPRN符号でスペクトラム拡散されている。したがって、当該1ビットは、1023個のチップで構成されるPRN符号20個からなる。すなわち、衛星追尾処理を実行している間、それと並行して、レシーバプロセッサ174は、当該追尾中の衛星から送信された新たなビットの、第1番目のチップが到着するたびに、計時部177を参照して、そのときの値(時間)を当該ビットの到着時間情報83として記憶させる処理を実行している。しかもこの処理を、捕捉中のすべての衛星に対して同時に並行して実行している。
In GPS, one bit of data transmitted from a satellite is spectrum-spread with a PRN code having a cycle of 1.023 [MHz]. Therefore, the 1 bit, ing from PRN code 20 that consists in 1023 chips. In other words, while the satellite tracking process is being performed, the
しかし、先述のように、この処理は、1ビットを構成する第1個目のPRN符号に対してのみ実行すればよいので、レシーバプロセッサ174の負荷をあまり増大させることはない。
However, as described above, since this process only needs to be executed for the first PRN code constituting one bit, the load on the
また、単に、衛星追尾処理が実行されているだけの期間において、ナビゲーションプロセッサ178は、何らの処理を要求されないので、この期間、ナビゲーションプロセッサ178をオフにすることにより、消費電力を抑制できる。
Further, since the
省電力モードにおいて、CPU10は、ユーザによって撮像指示がされたか否か(ステップS6)、および、省電力モードの終了が指示されたか否か(ステップS12)を監視している。
In the power saving mode, the
省電力モードにおいて、ユーザにより撮像が指示されると、CPU10は、撮像部16に撮像を実行するように指示する。これにより、撮像部16が被写体を撮像し、画像データ160が取得される(ステップS7)。なお、ユーザによる撮像の指示とは、例えば、シャッターボタン(操作部13)の押下操作である。また、省電力モードにおいては、CPU10をオフ状態としておき、操作部13が操作されたとき(例えばシャッターボタンが押下されたとき)に、起動信号を生成してCPU10をオン状態にしてもよい。このように構成すれば、CPU10によって消費される電力も抑制することができる。
When imaging is instructed by the user in the power saving mode, the
ステップS7の処理と並行して、CPU10は、測位部17に対して位置情報84を要求する。この要求に応じて、ナビゲーションプロセッサ178がオン状態となり、測位部17による測位処理が実行される(ステップS9)。
In parallel with the process of step S <b> 7, the
図5は、測位部17によって実行される測位処理の詳細を示す流れ図である。
FIG. 5 is a flowchart showing details of the positioning process executed by the
まず、基準衛星選択部181が、捕捉中(追尾中)の衛星の中から、同一のビットが、最も早く到着している衛星を基準衛星として選択し(ステップS20)、ビット演算部182に選択結果を伝達する。
First, the reference
次に、ビット演算部182は、RAM176に記憶された、各衛星分の到着時間情報83をレシーバプロセッサ174から取得して最小二乗法を用いて補間する(ステップS21)。そして、基準衛星選択部181により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間(CPU10によって位置情報84が要求された時間)における到着ビット数差を各非基準衛星について求め、到着ビット数差情報85を作成する(ステップS22)。
Next, the
到着ビット数差情報85が作成されると、時間差演算部183は、当該到着ビット数差情報85に基づいて、基準衛星以外の衛星の伝播時間差「ΔCT(m)」を求め、伝播時間差情報86を作成する(ステップS23)。
When the arrival bit
次に、伝播時間演算部184は、予め格納されている平均距離情報87を参照し、これに光速を乗ずることにより、基準衛星の伝播時間を演算により取得する。また、伝播時間演算部184は、基準衛星の伝播時間と時間差演算部183により求められた伝播時間差情報86とに基づいて、各非基準衛星の伝播時間を求める。これにより、捕捉中の全衛星について伝播時間情報88が作成される(ステップS24)。
Next, the propagation
次に、疑似距離演算部185は、伝播時間演算部184により求められた伝播時間情報88に基づいて、追尾中の衛星からの疑似距離を演算し、疑似距離情報89を作成する(ステップS25)。
Next, the pseudo
捕捉中の全ての衛星について疑似距離情報89が求まると、位置演算部186は、当該疑似距離情報89に基づいて、測位部17の位置を示す位置情報84を作成する(ステップS26)。そして、ナビゲーションプロセッサ178は、作成された位置情報84をCPU10に向けて出力し(ステップS27)、測位処理を終了して、図4に示す処理に戻る。
When the
測位処理が終了すると、ナビゲーションプロセッサ178は、一旦、オフ状態となる(ステップS10)。これにより、再びナビゲーションプロセッサ178がオン状態となるまでの間、消費電力が抑制される。
When the positioning process is completed, the
測位部17から位置情報84を取得すると、CPU10は、ステップS7において取得された画像データ160と、当該位置情報84とを関連づけて撮像データ91を作成し、メモリカード90に記憶させる(ステップS11)。したがって、撮像データ91において、画像データ160に、撮像位置を示す位置情報84が関連づけられる。なお、ステップS11を実行した後、適宜、CPU10もオフ状態にして、さらに消費電力を抑制することが好ましい。
When the
省電力モードにおいて、ユーザにより終了が指示されると、CPU10はステップS12においてYesと判定し、省電力モードを終了して指示されたモードに移行する(詳細は省略する。)。
When the end is instructed by the user in the power saving mode, the
以上のように、第1の実施の形態における観測装置としてのデジタルカメラ1は、被写体を表現した画像データ160を取得する撮像部16と、追尾中の複数の衛星の中から基準衛星と当該基準衛星以外の衛星とを選択する基準衛星選択部181と、基準衛星の伝播時間を取得する伝播時間演算部184と、複数の衛星のうちの各衛星から送信された信号に含まれる各ビットの到着時間を計時する計時部177と、計時部177により計時された到着時間を記憶するRAM176と、少なくとも基準衛星以外の衛星について、RAM176に記憶された到着時間情報83を補間し、基準衛星選択部181により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における到着ビット数差を求めるビット演算部182と、ビット演算部182により求めた到着ビット数差情報85に基づいて、基準衛星以外の衛星の伝播時間差情報86を求める時間差演算部183と、伝播時間演算部184により取得された基準衛星の伝播時間と時間差演算部183により求められた伝播時間差情報86とに基づいて、追尾中の複数の衛星の伝播時間情報88を求める伝播時間演算部184と、伝播時間演算部184により求められた伝播時間情報88に基づいて、複数の衛星からの疑似距離情報89を演算する疑似距離演算部185と、疑似距離演算部185により求められた複数の衛星からの疑似距離情報89に基づいて、デジタルカメラ1の位置を示す位置情報84を作成する位置演算部186と、画像データ160と位置情報84とを関連づけて記憶するメモリカード90とを備える。これにより、常時、測位しつづけなくても、充分な精度で伝播時間を求めることができ、位置情報84を得ることができる。また、到着ビット数差を補間により求めるため、すべてのチップ(1ビットは1023個のチップから構成される。)について、到着時間を管理する必要がなく、レシーバプロセッサ174の負荷が増大しない。
As described above, the
また、ビット演算部182は、補間を最小二乗法による補間で実行することにより、計時部177のジッタ等をキャンセルできる。
Further, the
また、少なくとも計時部177による計時を実行させて、RAM176に到着時間情報83を記憶させるレシーバプロセッサ174と、少なくともビット演算部182を有するナビゲーションプロセッサ178とを備えることにより、処理を分散して負荷を軽減することができるとともに、位置を特定する必要がない間はナビゲーションプロセッサ178をオフすることができる。すなわち、ナビゲーションプロセッサ178を間欠的に動作させることができ、常時測位し続ける場合に比べて消費電力を抑制することができる。
In addition, by including a
<2. 変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
<2. Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.
例えば、図3において説明したように、上記実施の形態では、基準衛星の到着時間情報83を補間することによって、時間T3(撮像時間)における基準ビット(q)を求める。しかし、基準ビットのみであれば、相関処理部173からの出力信号を解析して、時間T3における基準ビット(q)を求めてもよい。すなわち、時間T3に到着したビットを解析して求めてもよい。
For example, as described with reference to FIG. 3, in the above embodiment, the reference bit (q) at time T3 (imaging time) is obtained by interpolating the
また、最小二乗法による補間は、到着時間情報83における時間T3の近傍の点(例えば、数ビット分の到着時間)についてのみ行ってもよい。これにより、さらに記憶しておく到着時間情報83の情報量を抑制できるとともに、補間に要する処理時間が短縮される。
Further, the interpolation by the least square method may be performed only for points in the
また、補間は、最小二乗法に限定されるものではない。例えば、直前にプロットされた二点間を単純に結んで延長することによって実線L1や一点鎖線L2を作成してもよい。 Further, the interpolation is not limited to the least square method. For example, the solid line L1 and the alternate long and short dash line L2 may be created by simply connecting and extending two points plotted immediately before.
また、上記実施の形態では、新たなビットが到着した時間を到着時間として記録すると説明したが、レシーバプロセッサ174のスペックに余裕があるならば、例えば、半ビットごとに到着時間を記録するようにしてもよい。すなわち、到着時間を記録する間隔は、1ビットごとに限定されるものではない。
In the above embodiment, it has been described that the time when a new bit arrives is recorded as the arrival time. However, if the
また、本発明における観測装置はデジタルカメラに限定されるものではない。例えば、屋外における野鳥の観察において野鳥の鳴き声を記録する録音装置や、釣り場において釣果や環境情報(気温、水温、潮流、風速等)を記録する観測装置等にも応用することができる。あるいは、プレイする場所によってストーリー等が変化するゲーム機などにも応用できる。また、これらの機能が複合した装置であってもよい。 Further, the observation apparatus in the present invention is not limited to a digital camera. For example, the present invention can be applied to a recording device that records wild bird calls when observing wild birds outdoors, an observation device that records fishing results and environmental information (such as temperature, water temperature, tidal current, and wind speed) at a fishing spot. Alternatively, it can be applied to a game machine in which a story changes depending on a place to play. Further, a device in which these functions are combined may be used.
また、観測装置は無線基地局との間でデータ通信する機能を有しない装置として説明したが、もちろん、そのような機能を有する装置(例えば、携帯電話等)に適用することもできる。その場合、例えば、基準衛星の伝播時間を当該無線基地局から取得してもよい。 Further, although the observation apparatus has been described as an apparatus that does not have a function of performing data communication with a radio base station, it can be applied to an apparatus having such a function (for example, a mobile phone). In this case, for example, the propagation time of the reference satellite may be acquired from the radio base station.
また、上記実施の形態に示した各機能ブロックはプログラムにより実現されると説明したが、これらの機能ブロックの一部または全部が専用の論理回路(ハードウェア)によって実現されてもよい。 Further, although each functional block described in the above embodiment has been described as being realized by a program, a part or all of these functional blocks may be realized by a dedicated logic circuit (hardware).
また、上記実施の形態に示した各工程は、あくまでも例示であり、このような内容および順序に限定されるものではない。すなわち、同様の効果が得られるならば、内容および順序が適宜変更されてもよい。 Moreover, each process shown to the said embodiment is an illustration to the last, and is not limited to such a content and order. That is, as long as the same effect can be obtained, the content and order may be changed as appropriate.
また、ナビゲーションプロセッサ178がプログラム82に従って動作することにより実現される機能ブロックを、CPU10がプログラム80に従って動作することにより実現してもよい。その場合は、ナビゲーションプロセッサ178を設ける必要がない。
Further, a functional block realized by the
1 デジタルカメラ
10 CPU
11,175,179 ROM
12,176,180 RAM
13 操作部
14 表示部
15 カードスロット
16 撮像部
160 画像データ
17 測位部
174 レシーバプロセッサ
177 計時部
178 ナビゲーションプロセッサ
181 基準衛星選択部
182 ビット演算部
183 時間差演算部
184 伝播時間演算部
185 疑似距離演算部
186 位置演算部
80,81,82 プログラム
83 到着時間情報
84 位置情報
85 到着ビット数差情報
86 伝播時間差情報
87 平均距離情報
88 伝播時間情報
89 疑似距離情報
90 メモリカード
91 撮像データ
1
11,175,179 ROM
12,176,180 RAM
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の衛星の中から基準衛星と前記基準衛星以外の衛星とを選択する選択手段と、
前記基準衛星の伝播時間を取得する取得手段と、
前記複数の衛星のうちの各衛星から送信された信号に含まれる各ビットの到着時間を計時する計時手段と、
前記計時手段により計時された到着時間を記憶する記憶手段と、
少なくとも前記基準衛星以外の衛星について、前記記憶手段に記憶された到着時間と到着ビット数との関係を示すグラフを補間し、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における当該基準衛星の到着ビット数と、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における前記補間の対象となった衛星の到着ビット数との差である到着ビット数差を求めるビット演算手段と、
前記ビット演算手段により求めた到着ビット数差に基づいて、前記基準衛星以外の衛星の伝播時間差を求める時間差演算手段と、
前記取得手段により取得された前記基準衛星の伝播時間と前記時間差演算手段により求められた伝播時間差とに基づいて、前記複数の衛星の伝播時間を求める伝播時間演算手段と、
を備える測位装置。 A positioning device that receives radio waves transmitted from a plurality of satellites in a global positioning system,
Selecting means for selecting a reference satellite and a satellite other than the reference satellite from the plurality of satellites;
Obtaining means for obtaining a propagation time of the reference satellite;
Clocking means for timing the arrival time of each bit included in a signal transmitted from each of the plurality of satellites;
Storage means for storing the arrival time measured by the time measuring means;
For at least a satellite other than the reference satellite, a graph showing the relationship between the arrival time and the number of arrival bits stored in the storage means is interpolated, and the reference in the arrival time of the reference bit of the reference satellite selected by the selection means Bit calculating means for obtaining a difference in arrival bits, which is a difference between the arrival bits of the satellites and the arrival bits of the reference bits of the reference satellites selected by the selection means; ,
Based on the arrival bit number difference obtained by the bit computation means, a time difference computation means for obtaining a propagation time difference of satellites other than the reference satellite;
Based on the propagation time of the reference satellite obtained by the obtaining means and the propagation time difference obtained by the time difference computing means, a propagation time computing means for obtaining the propagation times of the plurality of satellites;
A positioning device comprising:
前記選択手段は、前記基準ビットが最も早く到達した衛星を前記基準衛星として選択する測位装置。 The positioning device according to claim 1,
The positioning unit is a positioning device that selects the satellite that the reference bit reaches earliest as the reference satellite.
前記選択手段は、最近傍に存在すると予測される衛星を前記基準衛星として選択する測位装置。 The positioning device according to claim 1 or 2,
The positioning unit is a positioning device that selects a satellite predicted to exist in the nearest vicinity as the reference satellite.
前記補間は、最小二乗法による補間である測位装置。 The positioning device according to any one of claims 1 to 3,
The positioning apparatus, wherein the interpolation is interpolation by a least square method.
前記伝播時間演算手段により求められた前記複数の衛星の伝播時間に基づいて、前記複数の衛星からの疑似距離を演算する疑似距離演算手段をさらに備える測位装置。 The positioning device according to any one of claims 1 to 4,
A positioning apparatus further comprising pseudorange computing means for computing pseudoranges from the plurality of satellites based on propagation times of the plurality of satellites obtained by the propagation time computing means.
少なくとも前記計時手段による計時を実行させて、前記記憶手段に到着時間を記憶させるレシーバプロセッサと、
少なくとも前記ビット演算手段を有するナビゲーションプロセッサとを備える測位装置。 A positioning device according to any one of claims 1 to 5,
A receiver processor that causes at least time measurement by the time measuring means to be stored, and stores the arrival time in the storage means;
A positioning device comprising at least a navigation processor having the bit calculation means.
前記複数の衛星の中から基準衛星と前記基準衛星以外の衛星とを選択する選択手段と、
前記基準衛星の伝播時間を取得する取得手段と、
前記複数の衛星のうちの各衛星から送信された信号に含まれる各ビットの到着時間を計時する計時手段と、
前記計時手段により計時された到着時間を記憶する第1記憶手段と、
少なくとも前記基準衛星以外の衛星について、前記記憶手段に記憶された到着時間と到着ビット数との関係を示すグラフを補間し、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における当該基準衛星の到着ビット数と、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における前記補間の対象となった衛星の到着ビット数との差である到着ビット数差を求めるビット演算手段と、
前記ビット演算手段により求めた到着ビット数差に基づいて、前記基準衛星以外の衛星の伝播時間差を求める時間差演算手段と、
前記取得手段により取得された前記基準衛星の伝播時間と前記時間差演算手段により求められた伝播時間差とに基づいて、前記複数の衛星の伝播時間を求める伝播時間演算手段と、
前記伝播時間演算手段により求められた前記複数の衛星の伝播時間に基づいて、前記複数の衛星からの疑似距離を演算する疑似距離演算手段と、
前記疑似距離演算手段により求められた前記複数の衛星からの疑似距離に基づいて、前記観測装置の位置を示す位置情報を作成する位置情報作成手段と、
前記観測データと前記位置情報とを関連づけて記憶させる第2記憶手段と、
を備える観測装置。 Observation data acquisition means for acquiring observation data expressing the surrounding environment;
Selecting means for selecting a reference satellite and a satellite other than the reference satellite from the plurality of satellites;
Obtaining means for obtaining a propagation time of the reference satellite;
Clocking means for timing the arrival time of each bit included in a signal transmitted from each of the plurality of satellites;
First storage means for storing the arrival time measured by the time measuring means;
For at least a satellite other than the reference satellite, a graph showing the relationship between the arrival time and the number of arrival bits stored in the storage means is interpolated, and the reference in the arrival time of the reference bit of the reference satellite selected by the selection means Bit calculating means for obtaining a difference in arrival bits, which is a difference between the arrival bits of the satellites and the arrival bits of the reference bits of the reference satellites selected by the selection means; ,
Based on the arrival bit number difference obtained by the bit computation means, a time difference computation means for obtaining a propagation time difference of satellites other than the reference satellite;
Based on the propagation time of the reference satellite obtained by the obtaining means and the propagation time difference obtained by the time difference computing means, a propagation time computing means for obtaining the propagation times of the plurality of satellites;
Based on the propagation times of the plurality of satellites determined by the propagation time calculation means, pseudo distance calculation means for calculating pseudo distances from the plurality of satellites;
Position information creating means for creating position information indicating the position of the observation device based on pseudo distances from the plurality of satellites obtained by the pseudo distance calculating means;
Second storage means for storing the observation data and the position information in association with each other;
An observation device.
前記複数の衛星のうちの各衛星から送信された信号に含まれる各ビットの到着時間を計時する工程と、
計時された到着時間を記憶手段に記憶する工程と、
前記複数の衛星の中から基準衛星と前記基準衛星以外の衛星とを選択手段により選択する工程と、
少なくとも前記基準衛星以外の衛星について、前記記憶手段に記憶された到着時間と到着ビット数との関係を示すグラフを補間し、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における当該基準衛星の到着ビット数と、前記選択手段により選択された基準衛星の基準ビットの到着時間における前記補間の対象となった衛星の到着ビット数との差である到着ビット数差を求める工程と、
求めた到着ビット数差に基づいて、前記基準衛星以外の衛星の伝播時間差を時間差演算手段により求める工程と、
前記基準衛星の伝播時間を取得する工程と、
取得された前記基準衛星の伝播時間と前記時間差演算手段により求められた伝播時間差とに基づいて、前記複数の衛星の伝播時間を求める工程と、
を有する測位方法。 A positioning method for identifying a position by receiving radio waves transmitted from a plurality of satellites in a global positioning system,
Timing the arrival time of each bit included in a signal transmitted from each of the plurality of satellites;
Storing the time of arrival in the storage means ;
Selecting a reference satellite and a satellite other than the reference satellite from the plurality of satellites by a selection means ;
For at least a satellite other than the reference satellite, a graph showing the relationship between the arrival time and the number of arrival bits stored in the storage means is interpolated, and the reference in the arrival time of the reference bit of the reference satellite selected by the selection means Obtaining an arrival bit number difference which is a difference between the arrival bit number of the satellite and the arrival bit number of the reference target satellite selected by the selection means at the interpolation target satellite time ;
Based on the obtained arrival bit number difference, obtaining a propagation time difference of satellites other than the reference satellite by a time difference calculation means ;
Obtaining a propagation time of the reference satellite;
Obtaining the propagation times of the plurality of satellites based on the obtained propagation time of the reference satellite and the propagation time difference obtained by the time difference calculating means;
A positioning method having
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