CN101498780A - 卫星信号接收装置及卫星信号接收装置的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能容易掌握接收状态并且即使在像手表这样的小型装置中仍能适用的卫星信号接收装置。该卫星信号接收装置具有:接收部,其接收从位置信息卫星发送的卫星信号;接收状态显示装置,其显示卫星信号的接收状态;接收状态判别单元(52),其判别由接收部接收到的卫星信号的接收状态;以及显示控制单元(53),其控制接收状态显示装置,显示由接收状态判别单元(52)判别出的接收状态。接收状态判别单元(52)基于接收到卫星信号的位置信息卫星的数量和各接收信号的电平来判别接收状态的级别。显示控制单元(53)利用接收状态显示装置来显示由接收状态判别单元(52)判别出的接收状态级别。
Description
技术领域
本发明涉及接收来自例如GPS卫星等位置信息卫星的信号的卫星信号接收装置及卫星信号接收装置的控制方法。
背景技术
在作为用于对自身位置进行测位的系统的GPS(Global PositioningSystem:全球定位系统)中,使用具有围绕地球的轨道的GPS卫星,并且,对从该卫星接收信号的接收机的当前位置进行测位的测位装置已经实用化。
并且,在GPS卫星中具有原子钟表。因此,GPS卫星具有极其准确的时刻信息(GPS时刻、卫星时刻信息)。
因此,提出了以下时刻校正装置(钟表),即,接收来自GPS卫星的信号(导航信息)来取得时刻信息,使用该时刻信息来校正显示时刻。
对于这样的接收来自GPS卫星等位置信息卫星的信号的卫星信号接收装置(测位装置或时刻校正装置等),接收电平因接收场所而变化。因此,为了判断是否是接收状态良好的场所,优选卫星信号接收装置的使用者能掌握接收电平。
作为这种具有显示接收电平的功能的测位装置,提出了以柱状图形显示各GPS卫星的接收电平的汽车导航装置(参照专利文献1)。
【专利文献1】日本特开平10-73650号公报
专利文献1分别显示各GPS卫星的接收电平,所以存在下述问题,即,对于已经理解GPS构造的人来说能够掌握接收状况,但是对于普通的使用者而言很难掌握接收状况。
即,如果是显示的所有GPS卫星的接收电平均高的状态、或者所有GPS卫星的接收电平均低的状态,则即使是普通的使用者也能判断接收状态是良好还是恶化。
但是,当一部分GPS卫星的接收电平高而其它GPS卫星的接收电平低时,普通的使用者很难判断是在该场所继续接收好还是转移接收场所好。特别是在测位处理中,通常需要从4个GPS卫星接收电波,但是对于不知晓这些知识的使用者而言,当仅有1~3个GPS卫星的接收电平较高时,很可能在该场所继续接收,产生继续进行无用的接收处理的问题。
因此,寻求即使是普通的使用者也能简单且不产生误解地掌握接收状态的卫星信号接收装置。
此外,如上述专利文献1所述,为了分别显示多个GPS卫星的接收电平,显示该接收电平的显示装置的尺寸需要较大。因此,如果是专利文献1那样的汽车导航装置则能实现,而对于像手表这样随身携带使用的小型卫星信号接收装置,装入的显示装置的尺寸受到限制,产生不能采用上述专利文献1的技术的问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种能容易掌握接收状态并且即使在像手表这样的小型装置中仍能适用的卫星信信号接收装置及卫星信号接收装置的控制方法。
本发明的卫星信号接收装置的特征在于,该卫星信号接收装置具有:接收部,其接收从位置信息卫星发送的卫星信号;接收状态显示装置,其显示所述卫星信号的接收状态;接收状态判别单元,其判别由所述接收部接收到的卫星信号的接收状态;以及显示控制单元,其控制所述接收状态显示装置,显示由所述接收状态判别单元判别出的接收状态,所述接收状态判别单元基于接收到卫星信号的位置信息卫星的数量和各接收信号的电平来判别所述接收状态的级别,所述显示控制单元利用所述接收状态显示装置来显示由所述接收状态判别单元判别出的接收状态级别。
在此,利用例如0、1、2等数字或L、M、H等英文来显示所述接收状态级别即可。
在本发明中,基于接收到卫星信号的位置信息卫星的数量和各接收信号的电平,判别接收状态级别进行显示。因此,与按照每个位置信息卫星显示接收电平的情况相比,能仅显示单个的接收状态级别,所以使用者能容易地掌握接收状态。
并且,能用1位的数字或1个字符的英文字等来表现接收状态级别,所以与按照每个位置信息卫星显示接收电平的情况相比,接收状态显示装置能小型化。因此,能容易地用于像手表这样的小型卫星信号接收装置。
本发明的卫星信号接收装置优选构成为能选择接收所述卫星信号进行测位处理的测位模式、和接收所述卫星信号进行时刻校正处理的时刻校正模式,在选择了所述测位模式的情况下,所述接收状态判别单元基于为了测位模式而设定的级别判别条件来进行判别处理,在选择了所述时刻校正模式的情况下,所述接收状态判别单元基于为了时刻校正模式而设定的级别判别条件来进行判别处理。
在本发明中,能在测位模式和时刻校正模式下使用各自的级别判别条件来判别接收状态级别,所以能按各模式进行适当的判别。即,测位模式必须从多个位置信息卫星接收包含轨道信息的卫星信号,与从至少1个位置信息卫星接收时刻信息即可的时刻校正模式相比,接收成功的条件严格。因此,与时刻校正模式相比,测位模式的接收状态判别条件严格,从而能适当地判别接收状态。
在本发明的卫星信号接收装置中,优选所述接收状态判别单元在选择了所述测位模式的情况下,当接收到的位置信息卫星的数量小于为了测位而设定的测位用接收设定数时,判别为接收状态级别0;当接收到的位置信息卫星的数量大于等于测位用接收设定数、并且接收信号的信号电平在预先设定的阈值以上的位置信息卫星小于测位用接收设定数时,判别为接收状态级别1;当接收到的接收信号的信号电平在预先设定的阈值以上的位置信息卫星大于等于测位用接收设定数时,判别为接收状态级别2,所述接收状态判别单元在选择了所述时刻校正模式的情况下,当接收到的位置信息卫星的数量小于为了时刻校正而设定的时刻校正用接收设定数时,判别为接收状态级别0;当接收到的位置信息卫星的数量大于等于时刻校正用接收设定数、并且接收信号的信号电平在预先设定的阈值以上的位置信息卫星小于时刻校正用接收设定数时,判别为接收状态级别1;当接收到的接收信号的信号电平在预先设定的阈值以上的位置信息卫星大于等于时刻校正用接收设定数时,判别为接收状态级别2。
在此,所述测位用接收设定数和时刻校正用接收设定数的具体值,可适当设定成能分别实现测位和时刻校正的接收卫星数。并且,通常时刻校正用接收设定数设定成比测位用接收设定数小的值即可。
在进行测位的情况下,当高精度地检测卫星信号接收装置的位置时,需要接收4个以上的位置信息卫星的信号,因此所述测位用接收设定数通常设定为4个即可。但是,当进行知晓卫星信号接收装置包含在哪个时区程度的精度不大的测位即可的情况下,可以只接收3个位置信息卫星的信号,所以所述测位用接收设定数设定为3个即可。
此外,时刻校正用接收设定数只要接收最低1个位置信息卫星的信号即可,所以时刻校正用接收设定数通常设定为1个即可。但是,接收2个位置信息卫星的信号而比较它们的时刻信息,从而确认是否已接收到正确的时刻信息,在进行这种处理的情况下,将时刻校正用接收设定数设为2个即可。
在本发明中,在测位模式和时刻校正模式下,设定为了取得信息而需要的条件,所以能适当判别各模式下的接收状态级别。
此外,通过0~2的3个阶段来判别接收状态级别,所以使用者能适当掌握接收状态,能催促使用者采取必要的对应措施。
在本发明的卫星信号接收装置中,优选所述接收状态判别单元根据接收处理的进展阶段来设定判别接收状态的级别的级别判别条件,根据接收处理的进展阶段来判别接收状态,所述显示控制单元利用所述接收状态显示装置来显示由所述接收状态判别单元根据接收处理的进展阶段而判别出的接收状态级别。
在本发明中,能根据接收处理的进展阶段设定适当的级别判别条件,所以能更加详细且准确地判定接收状态级别进行显示。
在此,优选所述接收处理的进展阶段具有:卫星检索阶段,其进行位置信息卫星的检索处理;卫星捕捉阶段,其进行检索出的位置信息卫星的捕捉处理;时刻信息取得阶段,其接收捕捉到的位置信息卫星的卫星信号来取得时刻信息;以及测位信息取得阶段,其接收捕捉到的位置信息卫星的卫星信号来取得测位信息,所述接收状态判别单元,在所述卫星检索阶段中,基于能通过检索而检测出的位置信息卫星的数量及其接收信号的电平,判别接收状态;在所述卫星捕捉阶段中,基于捕捉到的位置信息卫星的数量及其接收信号的电平,判别接收状态;在所述时刻信息取得阶段中,基于能取得时刻信息的位置信息卫星的数量及其接收信号的电平,判别接收状态;在所述测位信息取得阶段中,基于能取得测位信息的位置信息卫星的数量及其接收信号的电平,判别接收状态。
在本发明中,能分别在卫星检索阶段、卫星捕捉阶段、时刻信息取得阶段、测位信息取得阶段中进行适当的级别判定。因此,能按照接收的每个进展阶段进行适当的级别显示,能更加详细且准确地判定接收状态级别进行显示。
在本发明的卫星信号接收装置中,优选所述接收状态显示装置构成为具有机械驱动单元、以及被该机械驱动单元驱动来显示时刻的时刻显示装置,所述显示控制单元基于由所述接收状态判别单元判别出的接收状态级别来控制机械驱动单元,通过显示时刻的时刻显示装置来显示接收状态级别。
在本发明中,利用时刻显示装置来显示接收状态级别,所以无需另外设置用于显示接收状态级别的结构,能减少卫星信号接收装置的部件数量而降低成本,能简化设计而提高美观性。
因此,特别是通过卫星信号接收装置来构成模拟钟表时,不需要为了显示接收状态而追加的部件,能降低成本。
在本发明中,优选所述时刻显示装置具有被所述机械驱动单元驱动的指针、以及形成有表示指针的指示位置的刻度的表盘,所述显示控制单元基于由所述接收状态判别单元判别出的接收状态级别来控制机械驱动单元,使所述指针移动到根据各接收状态级别而预先设定的位置来显示接收状态级别。
在本发明中,在由秒针等指示的刻度上,记有表示接收状态级别高低等的“H、L”等,通过利用秒针等指示各刻度,能显示接收状态级别。因此,能利用可360度移动的指针,能将指示各接收状态级别的位置较大地分开,所以在显示接收状态级别时,能动态地移动指针,即使卫星信号接收装置是像手表那样的小型设备,使用者也能容易地判别接收状态。
在本发明中,优选所述接收部具有天线,该天线配置在表盘的背面侧,接收所述卫星信号,根据各接收状态级别而预先设定的所述指针的移动位置,被设置在当指针移动到该位置时所述指针和天线的沿着表盘表面的平面位置相互不重叠的位置上。
在此,所述指针和天线的沿着表盘表面的平面位置相互不重叠是指,将指针和天线投影到表盘表面上时,其投影图相互不重叠。换言之,是指从与表盘表面正交的方向观察指针和天线的平面视图上,指针和天线不重叠。
采用这种结构,在指针指示接收状态级别时,指针不会位于天线的表盘侧。即,在表盘表面朝上方水平配置时,在天线的上方没有配置指针,所以从表盘表面侧接收卫星信号时,能防止指针妨碍到该接收。因此,在接收卫星信号期间,能用指针指示接收状态级别,并且能防止接收性能降低。
在本发明的卫星信号接收装置中,优选所述时刻显示装置具有被所述机械驱动单元驱动的日期轮或星期轮、以及形成有显示所述日期轮或星期轮的窗口的表盘,在所述日期轮或星期轮上记载有表示各接收状态级别的标记;所述显示控制单元基于由所述接收状态判别单元判别出的接收状态级别来控制机械驱动单元,使所述日期轮或星期轮上记载的表示各接收状态级别的标记移动到从所述表盘的窗口显示的位置上,显示接收状态级别。
在本发明中,在记载有日期的日期轮或记载有星期的星期轮上,记有表示接收状态级别的“H、L”等标记,基于由接收状态判别单元判别出的接收状态级别来移动日期轮或星期轮,从而能显示接收状态级别。
特别是日期轮或星期轮显示在形成于表盘的窗部分上,显示位置恒定,所以使用者能容易地掌握是否正在显示接收状态级别,通过这一点能提高便利性。
此外,在设置有日期轮和星期轮两者的情况下,用一个轮显示接收状态级别,用另一个轮显示接收模式等其他信息,从而还能一起显示两种信息,在这种情况下,能进一步提高便利性。
在本发明的卫星信号接收装置中,优选该卫星信号接收装置具有:时刻信息生成部,其生成内部时刻信息;时刻信息校正部,其校正所述内部时刻信息;以及时刻显示装置,其显示所述内部时刻信息,所述时刻信息校正部基于由所述卫星信号接收装置取得的时刻信息,校正所述内部时刻信息。
根据本发明,能够构成下述时刻校正钟表,该时刻校正钟表能通过卫星信号接收装置接收卫星信号而取得时刻信息,利用该时刻信息校正内部时刻信息而进行显示。
而且,根据这样的时刻校正钟表,只要能接收卫星信号就能容易地校正成正确的时刻,因此在能接收卫星信号的各种场所都能容易地调准时刻。
本发明的卫星信号接收装置的控制方法,该卫星信号接收装置具有:接收部,其接收从位置信息卫星发送的卫星信号;以及接收状态显示装置,其显示所述卫星信号的接收状态,其特征在于,该卫星信号接收装置的控制方法具有:接收状态判别步骤,基于接收到卫星信号的位置信息卫星的数量和各接收信号的电平来判别所述接收状态的级别;以及接收状态显示步骤,利用所述接收状态显示装置来显示在所述接收状态判别步骤中判别出的接收状态级别。
根据本发明,能取得与所述卫星信号接收装置相同的作用效果。
附图说明
图1是示出本实施方式的带GPS时刻校正装置的手表的示意图。
图2是图1的带GPS时刻校正装置的手表的正视图。
图3是图1的带GPS时刻校正装置的手表的示意剖视图。
图4是示出图1的带GPS时刻校正装置的手表的内部的主要硬件结构等的框图。
图5是示出本实施方式的控制部的结构的框图。
图6是说明本实施方式的通过按钮操作进行的模式切换操作和接收操作的显示切换状态的说明图。
图7是示出本实施方式的测位模式下的接收处理的流程图。
图8是示出图7的流程的后续处理的流程图。
图9是说明本实施方式的接收状态级别的显示状态的说明图。
图10是用于说明GPS卫星信号的结构的说明图。
图11是示出本实施方式的时刻校正模式下的接收处理的流程图。
图12是示出图11的流程的后续处理的流程图。
图13是说明本实施方式的接收结果的显示状态的说明图。
图14是说明第2实施方式的接收状态级别的显示状态的说明图。
标号说明
1、带GPS的手表;2、表盘;3、指针;4、第1小钟表;5、第2小钟表;6、A按钮;7、B按钮;11、GPS天线;20、控制部;20A、存储部;40、GPS装置;44、时刻校正装置;45、时刻显示装置;51、接收控制单元;52、接收状态判别单元;53、显示控制单元;54、小钟表显示控制单元;55、测位计算单元;56、信息时刻校正单元;100、日期轮;133、秒针;141、第1指针;151、第2指针。
具体实施方式
以下,参照附图等详细说明本发明的优选实施方式。
其中,以下所述的实施方式是本发明的优选具体示例,所以附加了技术上优选的各种限定,但是在以下的说明中只要没有特别限定本发明的记载,本发明的范围就不限于这些形态。
图1是示出本发明的带时刻校正装置的计时装置即带GPS时刻校正装置的手表1(以下称为“带GPS的手表1”)的示意图。图2是带GPS的手表1的正视图。并且,图3是带GPS的手表1的示意剖视图,图4是示出带GPS的手表1的主要硬件结构等的示意图。
如图2所示,带GPS的手表1具有由表盘2和指针3构成的时刻显示部。指针3具有时针131、分针132以及秒针133。
与普通的钟表相同,在表盘2上形成有用于由各指针3指示时刻的刻度。
并且,如后所述,在表盘2上还设定有用于由秒针133来显示接收状态级别和接收结果的刻度。在本实施方式中,在10秒的刻度位置上设定有“Y”的刻度,在20秒的刻度位置上设定有“N”的刻度,在40秒的刻度位置上设定有“L”的刻度,在50秒的刻度位置上设定有“H”的刻度。其中,“Y”是“Yes”的简称,“N”是“No”的简称,“L”是“Low”的简称,“H”是“High”的简称。
因此,在本实施方式中,显示卫星信号的接收状态的接收状态显示装置构成为具有秒针133和表盘2。
并且,在时刻显示部上设置有2个小钟表4、5。第1小钟表4相对于指针3的旋转轴配置在表盘2的10点方向。第2小钟表5相对于指针3的旋转轴配置在表盘2的6点方向。
此外,带GPS的手表1设置有A按钮6、B按钮7以及表把8作为外部操作部件。
第1小钟表4具有第1指针141、以及形成有该第1指针141指示的刻度的第1表盘142。
第2小钟表5具有第2指针151、以及形成有该第2指针151指示的刻度的第2表盘152。
第1表盘142被二分割成第1区域143和第2区域144。换言之,第1表盘142形成为圆形,被通过其中心的上下方向的直线、即沿着连接表盘2的0点和6点的方向的直线分割成表盘2的3点侧(第1表盘142的右侧)和表盘2的9点侧(第1表盘142的左侧)。
第1区域143设置在第1表盘142的分割后的右侧(表盘2的3点侧),形成有表示星期的刻度。如图2所示,在本实施方式中,从第1区域143的下侧起沿逆时针方向,形成有表示星期一的“M”、表示星期二的“T”、表示星期三的“W”、表示星期四的“T”、表示星期五的“F”、表示星期六的“S”以及表示星期日的“S”的各刻度。另外,还可以通过将星期六的“S”设为蓝色、星期日的“S”设为红色来容易地判断星期。
第2区域144设置在第1表盘142的分割后的左侧(表盘2的9点侧),形成有表示纬度的刻度。如图2所示,在本实施方式中,在第1表盘142的9点位置上设定有纬度“0”的刻度,从该位置起到第1表盘142的12点位置(各区域的边界线)沿顺时针方向设定有北纬0~90度的刻度,从该位置起到第1表盘142的6点位置(各区域的边界线)沿逆时针方向设定有南纬0~90度的刻度。
第2表盘152形成有圆周状的刻度153。该刻度153兼用作24时针用的刻度和表示经度的刻度。即,在刻度153的外周侧上标有表示经度的刻度,在内周侧上标有24时针用的刻度。
对于表示经度的刻度,在第2表盘152的12点位置(图2的上方侧)设定有经度0度的刻度,在第2表盘152的从12点位置起经过3点位置到6点位置上,沿顺时针方向设定有西经0~180度的刻度,在第2表盘152的从12点位置起经过9点位置到6点位置上,沿逆时针方向设定有东经0~180度的刻度。
对于24时针用的刻度,在第2表盘152的12点位置上设定有0点(24点)的刻度,沿顺时针方向设定有1~23点的刻度。
如后所述,这些各小钟表4、5通过小钟表显示控制单元54切换成时刻显示模式和测位显示模式。
而且,在设定成时刻显示模式的情况下,在第1区域143中将第1小钟表4的第1指针141移动到表示内部时刻信息的星期的位置上。并且,将刻度153用作24时针的刻度,将第2小钟表5的第2指针151移动到表示内部时刻信息的小时的位置上。
另一方面,在设定成测位显示模式的情况下,在第2区域144中将第1小钟表4的第1指针141移动到表示所取得的当前位置信息的纬度的位置上。并且,将第2小钟表5的第2指针151移动到表示所取得的当前位置信息的经度的位置上。
指针3构成为具有时针131、分针132、秒针133,被后述的步进马达(机械驱动单元)通过齿轮驱动。
并且,第1指针141和第2指针151分别被独立的步进马达通过齿轮驱动。
而且,带GPS的手表1构成为能接收来自以预定轨道环绕地球上空的多个GPS卫星15的卫星信号而取得卫星时刻信息,并校正内部时刻信息。
此外,GPS卫星15是本发明的位置信息卫星的一例,在地球的上空存在多个。目前大约环绕有30个GPS卫星15。
(带GPS的手表的内部结构)
接着,说明带GPS的手表1的内部结构。
如图3所示,带GPS的手表1具有由SUS、钛等金属构成的外壳17。
外壳17形成为大致圆筒形,在外壳17的表面侧的开口上,通过表圈(besel)16安装有表面玻璃160。并且,在外壳17的背面侧的开口上安装有背盖26。背盖26由金属构成而形成为环状,在其中央的开口上安装有背面玻璃23。
在外壳17的内部配置有驱动指针3的步进马达、驱动第1指针141的步进马达、驱动第2指针151的步进马达、GPS天线11、以及电池24等。
步进马达是在由马达线圈19、省略图示的定子、转子等构成的钟表中使用的普通构件。该步进马达通过齿轮来驱动指针3。同样地,驱动各指针141、151的步进马达也是省略图示的普通构件,通过齿轮来驱动各指针141、151。
GPS天线11是接收来自以预定轨道环绕地球上空的多个GPS卫星15的卫星信号的贴片天线(patch antenna)。该GPS天线11配置在表盘2的时刻显示面相反侧的面(背面侧)上,构成为接收通过表面玻璃160和表盘2的电波。
因此,表盘2和表面玻璃160利用能透过从GPS卫星发送来的卫星信号即电波的材料来构成。例如,表盘2利用塑料来构成。此外,为了提高上述卫星信号的接收性能,表圈16用陶瓷制造。
并且,如图2所示,GPS天线11的平面位置(沿着表盘2的表面的方向的位置)在表盘2上相对于指针3的旋转轴配置在6点方向。而且,为了在接收中指示接收状态级别等,GPS天线11被配置在当秒针133移动到0秒、10秒、20秒、40秒、50秒的各位置上时不与秒针133平面重叠的位置上。即,设定GPS天线11的大小和配置位置、利用秒针133指示接收状态级别等的位置,以使秒针133不影响GPS天线11的接收。
在GPS天线11的背盖侧配置有电路基板25,在电路基板25的背盖侧配置有电池24。
在电路基板25上安装有接收电路18和控制部20等各种电路元件(IC等),如后所述,接收电路18对由GPS天线11接收到的信号进行处理,控制部20执行驱动上述指针3的步进马达等的控制。接收电路18和控制部20利用由电池24提供的电力来被驱动。
电池24是锂离子电池等二次电池。并且,在电池24的下侧(背盖侧)配置有磁片21,通过该磁片21配置有充电线圈22。因此,通过该充电线圈22,电池24能通过电磁感应方式从外部充电器进行充电。并且,磁片21能使磁场迂回。因此,磁片21能降低电池24的影响,有效地进行能量传送。而且,为了传送电力,在背盖26的中央部配置有背面玻璃23。
如上所述构成带GPS的手表1。
(带GPS的手表的电路结构)
接着,说明带GPS的手表1的电路结构。如图4所示,带GPS的手表1构成为具有时刻显示装置45、GPS装置40和时刻校正装置44,还发挥作为计算机的功能。此外,如图4所示,时刻显示装置45、GPS装置40和时刻校正装置44的部分结构重复。
以下,说明图4所示的各结构。
(GPS装置的结构)
如图4所示,带GPS的手表1具有GPS装置40,其接收和处理从GPS卫星15发送来的卫星信号。
GPS装置40具有GPS天线11、滤波器(SAW)31和接收电路18。滤波器(SAW)31是带通滤波器,抽出1.5GHz的卫星信号。因此,通过GPS装置40来构成本发明的接收部。
接收电路18处理由滤波器抽出的卫星信号,具有RF部(RadioFrequency:无线频率)27和基带部30。
RF部27具有PLL电路34、IF滤波器35、VCO(Voltage ControlledOscillator:电压控制振荡器)41、ADC(A/D转换器)42、混频器46、LNA(Low Noise Amplifier:低噪声放大器)47、IF放大器48等。
并且,由滤波器31抽出的卫星信号由LNA47放大后,由混频器46与VCO41的信号混合,向下转换成IF(Intermediate Frequency:中频)。
由混频器46混合后的IF通过IF放大器48和IF滤波器35,由ADC(A/D转换器)42转换成数字信号。
基带部30具有DSP(Digital Signal Processor:数字信号处理)39、CPU(Central Processing Unit:中央处理器)36、SRAM(Static RandomAccess Memory:静态随机存取存储器)37和RTC(实时时钟)38。并且,在基带部30上还连接有带温度补偿电路的晶体振荡电路(TCXO)32和闪存33等。
而且,基带部30从RF部27的ADC42被输入数字信号,能基于控制信号进行卫星信号的运算,取得卫星时刻信息和测位时刻信息。
此外,PLL电路34用的时钟信号由带温度补偿电路的晶体振荡电路(TCXO)32生成。
并且,为了处理卫星信号,RTC38生成接收机侧的时刻信息。该RTC38利用从TCXO32输出的基准时钟进行计数。
(时刻校正装置的结构)
时刻校正装置44具有上述接收电路18、控制部20以及驱动电路43。由该时刻校正装置44构成本发明的时刻信息校正部。
控制部20具有存储部20A和振荡电路20B,并通过GPS装置40以及驱动电路43来控制指针3的驱动等。即,控制部20能将控制信号传送到接收电路18来控制GPS装置40的接收动作。
并且,存储部20A存储由上述接收电路18的基带部30得到的时刻数据(卫星时刻信息)、测位数据、各接收模式下的接收结果。
(时刻显示装置的结构)
时刻显示装置45构成为具有控制部20、存储部20A、振荡电路20B、晶体振子202、驱动电路43、指针3、指针141、指针151等。
控制部20以1秒周期的基准信号来计数存储在存储部20A中的时刻数据(内部时刻信息),同时控制指针3的显示时刻。通过由振荡电路20B对晶体振子202的振荡频率进行分频,从而生成1秒周期的基准信号。
并且,当将由上述基带部30得到的卫星时刻信息存储到存储部20A而更新内部时刻信息时,控制部20执行控制,使得计算由指针3指示的当前时刻信息与校正后的内部时刻信息之差,通过驱动电路43驱动步进马达以使指针3移动该时间差的量,指针3指示校正后的时刻。
通过由可充电的二次电池24提供的电力来驱动如此结构的带GPS的手表1。
即,充电线圈22通过充电控制电路28向二次电池24充电。二次电池24通过稳压器29向时刻校正装置44等提供驱动电力。
如上所述,本实施方式的钟表机构成为所谓的电子钟表。
(卫星信号接收装置的系统结构)
然后,根据图5来说明本发明的卫星信号接收装置的系统结构。图5是主要由在控制部20中执行的程序实现的功能块。
即,控制部20具有接收控制单元51、接收状态判别单元52、显示控制单元53、小钟表显示控制单元54、测位计算单元55以及信息时刻校正单元56。
如后所述,接收控制单元51对使用GPS装置40的接收处理进行控制。接收状态判别单元52进行判别接收状态级别的处理。显示控制单元53进行接收状态级别的显示控制。小钟表显示控制单元54进行各小钟表4、5的显示控制,具体而言进行指针141、151的驱动控制。测位计算单元55进行测位计算处理,该测位计算处理根据接收到的卫星信号取得轨道信息而计算带GPS的手表1的当前位置。信息时刻校正单元56进行下述处理,即,根据接收到的卫星信号取得时刻信息而校正带GPS的手表1的时刻。
这些各单元的处理内容将在以下的接收动作的说明中详细描述。
接下来,说明带GPS的手表1的接收动作。带GPS的手表1的接收控制单元51可选择测位模式和时刻校正模式作为接收模式。即,在预先设定的时刻进行接收的自动接收处理时,接收控制单元51选择时刻校正模式,在根据使用者的按钮操作进行接收的手动接收处理时,接收控制单元51根据按钮操作时小钟表的显示模式来选择测位模式和时刻校正模式。
通过按下B按钮7来切换小钟表的显示模式。即,如图6所示,当使用者按下B按钮7时,小钟表显示控制单元54将各小钟表4、5的显示在图6(A)所示的时刻显示模式和图6(B)所示的测位显示模式之间切换。每当按下B按钮7时进行该显示模式的切换。
然后,在图6(A)所示的时刻显示模式的状态下,当对A按钮6进行预定操作、具体来说按下3秒以上时,接收控制单元51按照时刻校正模式进行接收处理。另一方面,在图6(B)所示的测位显示模式的状态下,当按下A按钮6达到3秒以上时,接收控制单元51按照测位模式进行接收处理。
以下说明各模式下的接收处理。
(测位模式接收处理)
首先,参照图7的流程图说明测位模式下的接收处理。
接收控制单元51判断在图6(B)所示的测位显示模式的状态下,A按钮(SWA)6是否被按下3秒以上(ST10)。
当接收控制单元51判断为A按钮6被按下3秒以上时,启动GPS装置40开始接收(ST11)。即,接收控制单元51启动GPS装置40,准备成能检索GPS卫星15的状态。
GPS装置40为了从GPS天线11接收卫星信号即GPS信号,产生后述的GPS卫星15的C/A码(Coarse/Acuisition Code)的图案而开始接收。
并且,如图6(C)所示,接收控制单元51通过显示控制单元53将秒针133移动到0秒位置后停止。由此,能向使用者明确表示带GPS的手表1处于接收状态。
接着,接收控制单元51开始卫星检索步骤(卫星搜索步骤)ST12。在卫星检索步骤ST12中,接收控制单元51按照以下说明的步骤依次搜索各GPS卫星而接收其信号,求取各接收信号的SNR。
即,在卫星检索步骤ST12中,首先,接收控制单元51从“1”到“30”依次变更卫星序号SV,检索各卫星序号SV的GPS卫星15,检测其信号电平(SNR)。具体而言,接收控制单元51调整GPS卫星15的C/A码的发生定时,检索能同步的GPS卫星15。
另外,虽然从各GPS卫星15发送来的卫星信号是从所有的卫星以相同的频率发送来的信号,但采用了通过使用按照每个GPS卫星15而不同的C/A码来进行判别的CDMA(Code Division Multiple Access)方式。因此,能通过判别接收到的卫星信号中包含的C/A码,来搜索当前能捕捉(能同步)的GPS卫星15。
因此,接收控制单元51调整各GPS卫星15的C/A码的图案的发生定时,搜索能同步的GPS卫星15。即,取得接收到的卫星信号与在接收控制单元51中发生的C/A码之间的相关,如果是相同的C/A码则在预定的定时输出峰值,如果是不同的C/A码则该输出不具有峰值,总是大致为0。
并且,能通过求取已同步的卫星信号的SNR来取得卫星信号的信号电平。
然后,接收控制单元51将通过搜索而检测出的GPS卫星15的信息(例如卫星序号)和该卫星的信号电平存储到SRAM37等存储部。
此外,C/A码的码长为1ms,即使在调整发生定时的同时进行大约30个GPS卫星15的搜索处理的情况下,也能在大约2秒内完成所有GPS卫星15的搜索。
在以上的卫星检索步骤ST12开始/执行期间,接收状态判别单元52进行接收状态级别计算步骤,即,取得通过搜索而检索到的(存在的)GPS卫星15的数量、以及各GPS卫星15的SNR,计算接收状态级别(ST13)。在卫星检索结束之前,以预定时间间隔(例如1秒间隔)执行该接收状态级别计算步骤ST13。
在此,接收状态判别单元52根据表1和表2的区分,将接收状态级别划分成3个阶段。
表1记载有测位模式和时刻校正模式下的接收状态级别的判别条件。并且,表2按照每个接收阶段记载有在表1中计数出的卫星数的对象。
【表1】
级别 | 测位的情况下 | 时刻校正的情况下 | 状态 |
0 | 卫星数<4 | 卫星数0 | 不能接收状态 |
1 | 卫星数为4个以上,但是SNR为40以上的卫星小于4个 | 卫星数为1个以上,但是不包含SNR为40以上的卫星 | 信号弱,但能接收 |
2 | SNR≧40的卫星为4个以上 | SNR≧40的卫星为1个以上 | 能可靠地取得的级别 |
【表2】
接收阶段 | 测位的情况下 | 时刻校正的情况下 |
卫星检索阶段 | 存在的卫星数 | 存在的卫星数 |
捕捉阶段 | 捕捉到的卫星数 | 捕捉到的卫星数 |
Z计数取得阶段 | 取得了Z计数的卫星数 | 取得了Z计数的卫星数 |
星历表取得阶段 | 取得了星历表的卫星数 | 无 |
即,如表1所示,在测位模式的情况下,当符合预定条件的GPS卫星15的数量小于4个时,接收状态判别单元52将接收状态级别设为“0”,当GPS卫星15的数量为4个以上、并且SNR为预定值(在本实施方式中是40)以上的GPS卫星15小于4个时,接收状态判别单元52将接收状态级别设为“1”,当检索到4个以上SNR大于等于预定值(40)的GPS卫星15时,接收状态判别单元52将接收状态级别设为“2”。如表1所示,在本实施方式中,设定“4个”作为测位用接收设定数,进行判断以执行高精度的测位。
在此,接收状态级别0是指因为能接收的GPS卫星15的数量少而不能接收的状态。并且,接收状态级别1是指信号弱但能接收的状态。并且,接收状态级别2是指因为信号强且能确保所需的卫星数而能可靠地取得测位信息和时刻信息的级别。
因此,使用者能通过确认所显示的接收状态级别来可靠且容易地判断接收状态。
并且,如表2所示,在各接收阶段中符合表1的预定条件的GPS卫星15的数量对象不同。即,在卫星检索阶段,意味着能通过搜索卫星15而检索到的、即存在的卫星15的数量,如后所述,在卫星捕捉阶段意味着能捕捉到的卫星15的数量,在Z计数取得阶段(时刻信息取得阶段)意味着取得了Z计数的卫星15的数量,在星历表取得阶段(测位信息取得阶段)意味着取得了星历表的卫星15的数量。
因此,在ST13中,接收状态判别单元52将能通过卫星检索(搜索)而检索到的(存在的)GPS15卫星15的数量及其SNR与表1的条件进行对照,计算出接收状态级别。
接着,显示控制单元53将秒针133移动到与在ST13中计算出的接收状态级别对应的位置上,显示接收状态级别(ST14)。该接收状态级别的显示步骤ST14与ST13联动,在卫星检索结束之前,以预定时间间隔(例如1秒间隔)被执行。
具体而言,如图9A所示,显示控制单元53以正转(顺时针旋转)方式将秒针133从秒针133被移动到0秒位置的接收状态移动到与各接收级别对应的位置。
即,如图9B所示,在接收级别判别为“2”的情况下,显示控制单元53以正转(顺时针旋转)方式将秒针133移动到设定有表示信号为高(High)的标记“H”的50秒位置上。
并且,如图9C所示,在接收级别判别为“1”的情况下,显示控制单元53以正转(顺时针旋转)方式将秒针133移动到设定有表示信号为低(Low)的标记“L”的40秒位置上。
并且,如图9D所示,在接收级别判别为“0”的情况下,显示控制单元53以正转(顺时针旋转)方式将秒针133移动到设定有标记“No”的20秒位置上。
此外,秒针133不限于以正转的方式移动,既可以以逆转(逆时针旋转)的方式移动,还可以控制成在移动角度变小的方向上移动。
接着,接收控制单元51判断所有卫星的搜索都结束了吗,卫星检索步骤结束了吗(ST15)。例如,在卫星序号SV从“1”到“30”依次变更而搜索卫星的情况下,能通过判断上述卫星序号SV=30的搜索是否已结束来判断卫星检索步骤是否已结束。
然后,在ST15中判断为“否”的情况下,即在卫星检索步骤持续进行的期间,例如以1秒间隔持续执行ST13、ST14的接收状态级别计算和显示处理。但是,通常如前所述,卫星检索步骤以2秒左右结束,因此,ST13、ST14的处理仅执行1~2次左右。
接着,接收控制单元51在搜索到GPS卫星15后,判定对存在的各GPS卫星15的C/A码的图案的发生定时进行调整而能同步为止的时间是否大于等于预定时间,即判定是否超时(ST16)。
即,在接收控制单元51中,判断接收停止的接收停止判断程序计数从接收开始起的经过时间,通过该经过时间是否超过了预先设定的预定时间(例如6秒)来判定是否超时。
即,如前所述,当能检测到卫星时,GPS卫星15的搜索处理最多在2秒以内结束处理。因此,在从开始卫星检索步骤ST12起经过一定时间、例如6秒后仍然不能取得GPS卫星15的同步的情况下,接收控制单元51判断为超时。
如图8所示,在ST16中判定为超时的情况下,接收控制单元51强制结束GPS装置40的动作而结束接收(ST17)。
在带GPS的手表1不能接收的环境下,例如在室内的情况下,即使进行所有GPS卫星15的搜索,因为不存在能同步的GPS卫星15,所以超时。这种情况下,如果使GPS装置40一直动作,将导致电力无用的消耗。
因此,通过ST16在经过一定时间后仍不能检测到GPS卫星15的情况下,带GPS的手表1在ST17中结束GPS卫星15的搜索(接收)。因此,能降低电力无用的消耗。
另一方面,在ST16中判定为没有超时的情况下,接收控制单元51选择检测出的GPS卫星15,开始该GPS卫星15的捕捉处理(ST18)。
具体而言,接收控制单元51使用与选择出的GPS卫星15对应的C/A码,进行同步处理。然后,接收控制单元51通过是否已成为能解调后述的作为GPS卫星15的卫星信号的导航消息的状态,判断能否捕捉到卫星。
然后,接收状态判别单元52根据表1、表2,基于捕捉到的GPS卫星15的数量及其SNR,计算卫星捕捉阶段中的接收状态级别(ST19)。
接着,显示控制单元53移动秒针133来显示在ST19中计算出的接收状态级别(ST20)。
接着,接收控制单元51判断卫星捕捉处理是否已结束(ST21)。即,接收控制单元51针对在卫星检索步骤ST12中能检索到的所有GPS卫星15,通过是否进行了同步确认处理来判断卫星捕捉处理是否已结束。
然后,在卫星捕捉处理结束之前,接收状态判别单元52和显示控制单元53以1秒间隔(预定间隔)执行ST19、ST20的处理。
接着,接收控制单元51判定是否能捕捉到卫星(ST22),在不能捕捉到卫星的情况下,结束接收(ST17)。
另一方面,在能捕捉到GPS卫星15的情况下,接收控制单元51开始取得卫星信号的消息,具体而言开始取得Z计数(ST23)。
在此,说明作为从GPS卫星15发送来的信号(卫星信号)的导航消息。
图10(A)、(B)是示出GPS卫星信号的概略说明图。
如图10(A)所示,以1帧数据(30秒)为单位从各GPS卫星15发送来信号。该1帧数据具有5个子帧数据(1个子帧数据为6秒)。各子帧数据具有10个字(1个字为0.6秒)。
并且,各子帧数据的前头的字为存储有TLM(Telemetry word:遥测字)数据的TLM字,如图10(B)所示,在上述TLM字内的前头存储有前置码数据。
并且,续TLM之后的字是存储有HOW(hand over word:转换字)数据的HOW字,在其前头存储有称之为TOW(Time of Week,也称为“Z计数”)的GPS卫星的GPS时刻信息(卫星时刻信息)。
GPS时刻信息用秒来表示从每周星期日的0点起的经过时间,到下一周的星期日的0点返回0。即,GPS时刻信息是从一周的开始起按照每周表示的以秒为单位的信息,经过时间是以1.5秒为单位来表示的数,也称之为Z计数或Z计数数据,是GPS装置40得知当前时刻的依据。
并且,图10(A)所示的子帧1的字数据包含卫星补正数据等。该卫星补正数据包含存储有周序号数据(WN)即日历数据、和卫星健康状态信息(SVhealth)数据的字(WORD3)等。
周序号数据是表示包含当前的GPS时刻信息的周的信息。即,GPS时刻信息的起点是UTC(世界协定时间)的1980年1月6日00点00分00秒,这一天开始的周为周序号0。而且,通过取得周序号和经过时间(秒)的数据,接收侧可取得GPS时刻信息。
此外,周序号数据是以1周为单位进行更新的数据。
因此,在接收侧取得周序号数据、对从取得该周序号数据的时期起的经过时间进行计数的情况下,即使不再次取得周序号数据,根据取得的周序号数据和经过时间即可得知GPS卫星的当前的周序号数据。因此,如果取得Z计数数据,通过估算即可得知当前的GPS时刻。因此,通常来说,通过采用只取得该Z计数数据的结构,可使接收侧的接收动作时间成为短时间,所以能实现低功耗。
此外,由于某些状况,删除了已取得的周序号数据,或者从取得周序号数据的时期起的经过时间的计数发生了偏差,或者符合从取得周序号数据起经过一定期间这样的预定条件的情况下,如果再次根据来自GPS卫星15的卫星信号接收周序号数据,则接收侧能根据重新接收到的周序号数据和Z计数数据,取得当前的GPS时刻。
如图10(A)所示,来自GPS卫星的信号中包含的导航信息为下述数据:帧数据(主帧结构)是50bps,全比特数1500比特作为主帧。
而且,该主帧数据被分割成5个各为300比特(300bit)的子帧数据。
而且,1帧数据相当于30秒。因此,1个子帧数据是相当于6秒的数据。如上所述,该各子帧数据的前头的2个字包含有TLM字、HOW字的Z计数(TOW)数据。而且,Z计数数据是从子帧1开始按照各子帧数据隔开6秒的数据。即,从子帧1到子帧5具有TLM字和HOW字的Z计数(TOW)数据。该Z计数(TOW)数据成为下一个子帧数据的时刻信息。例如,子帧1的Z计数数据成为子帧2的时刻数据。
并且,如图10所示,作为来自GPS卫星15的卫星信号的导航消息是前置码数据和HOW字的TOW、各子帧数据、例如包含周序号数据和卫星健康状态数据的卫星补正数据等、星历表(各GPS卫星15的详细的轨道信息)、天文年历(所有GPS卫星15的概要轨道信息)、UTC数据(世界协定时间信息等)。具体而言,导航消息的子帧数据是从子帧1到子帧5,将该5个子帧数据作为1个单位来构成帧数据。而且,如上所述,子帧数据利用从1到10的字数据来构成。
因此,HOW数据即Z计数每隔6秒进行发送,与此相对,周序号数据(WN)和星历表每隔30秒进行发送。
为了如上所述发送来自GPS卫星15的信号,本实施方式的GPS接收与来自各GPS卫星15的C/A码相位同步。
即,为了取得这样的GPS卫星15的帧数据等,作为接收侧的GPS装置40需要与GPS卫星15的信号同步。
该情况下,特别是为了1ms单位的同步而使用C/A码(1023chip(1ms))。该C/A码(1023chip(1ms))是固有的,按照环绕地球的每个GPS卫星15而不同。
因此,在接收特定的GPS卫星15的卫星信号的情况下,由作为接收部的GPS装置40产生任意一个GPS卫星15固有的C/A码来进行相位同步,从而能进行接收。
然后,当与C/A码(1023chip(1ms))同步时,能接收子帧数据的TLM字的前置码数据和HOW字,能取得HOW字的Z计数数据。然后,GPS装置40在取得TLM字和HOW字的Z计数(TOW)数据后,还可继续取得周序号信息(WN)数据和卫星健康状态信息(SVhealth)数据。
然后,能通过进行奇偶校验来判断所取得的Z计数数据是否可靠。即,能通过HOW字的TOW数据后的奇偶数据来进行正误的确认。然后,在通过奇偶校验确认为错误的情况下,视为该Z计数数据有某些异常,导致在时刻校正中不能使用。
这样,图10的帧数据是帧信息单位的一个例子,子帧数据是子帧数据信息单位的一个例子,是卫星信号的特定单位的一个例子。而且,Z计数(TOW)数据是位置信息卫星(GPS卫星15)的卫星时刻信息的一个例子。此外,周序号信息(WN)数据是从卫星时刻信息的起点起经过的计数信息即周序号信息的一个例子。而且,Z计数数据、周序号(WN)数据、TLM字、HOW字等是卫星信号的信息的一个例子。此外,卫星健康状态(SVhealth)数据是表示位置信息卫星的卫星状态的位置信息卫星健康信息的一个例子。
如上所述来构成GPS卫星15的卫星信号即导航消息。
因此,当在ST23中开始取得Z计数时,接收控制单元51根据捕捉到的GPS卫星15利用C/A码进行相位同步,取得HOW字的Z计数数据(ST23)。
然后,接收状态判别单元52根据表1、表2,基于取得了Z计数的GPS卫星15的数量及其SNR,计算Z计数取得阶段的接收状态级别(ST24)。
接着,显示控制单元53移动秒针133来显示在ST24中计算出的接收状态级别(ST25)。
接着,接收控制单元51判断Z计数取得处理是否已结束(ST26)。
然后,在Z计数取得处理结束之前,接收状态判别单元52和显示控制单元53以1秒间隔(预定间隔)执行ST24、ST25的处理。
接着,接收控制单元51针对取得了Z计数的GPS卫星15,取得星历表数据(ST27)。
然后,接收状态判别单元52根据表1、表2,基于取得了星历表的GPS卫星15的数量及其SNR,计算星历表取得阶段的接收状态级别(ST28)。
接着,显示控制单元53移动秒针133来显示在ST28中计算出的接收状态级别(ST29)。
接着,接收控制单元51判断星历表取得处理是否已结束(ST30)。
然后,在星历表取得处理结束之前,接收状态判别单元52和显示控制单元53以1秒间隔(预定间隔)执行ST28、ST29的处理。
当星历表取得处理结束时,测位计算单元55基于至少4个GPS卫星15的星历表数据,进行用于求取自身位置的测位计算(ST31)。
即,为了进行测位至少需要4个卫星,所以在ST30中当取得了至少4个星历表数据时判断为结束,测位计算单元55在备齐4个卫星量的数据时进行测位计算。
此外,如果带GPS的手表1具有多个信道,则能并行接收多个卫星信号。因此,按照各信道执行卫星检索处理ST12、卫星捕捉处理ST18、Z计数取得处理ST23、星历表取得处理ST27等各接收处理即可。此外,虽然存在按照各信道接收阶段错开的情况,但是在各接收阶段中,在至少4个信道即4个GPS卫星15的接收处理结束之前,接收状态判别单元52和显示控制单元53进行该接收阶段的接收状态级别的计算和显示。并且,当4个量的GPS卫星15的接收结束、这些接收信道转移到下一个接收阶段时,进行下一个接收阶段的接收状态级别的计算和显示。
例如,在设置有5个以上的接收信道的情况下,在3个信道中卫星捕捉结束而开始取得Z计数、在其它信道中仍在继续卫星捕捉时,接收状态判别单元52和显示控制单元53进行卫星捕捉阶段的接收状态级别的计算和显示;在4个信道中取得Z计数的状态下,接收状态判别单元52和显示控制单元53进行Z计数取得阶段的接收状态级别的计算和显示。
因此,在测位计算处理ST31中,基于最初取得的4个星历表数据进行测位计算,在该计算中,还可以加入在其它接收信道中取得的星历表数据来执行测位计算。
当测位计算完成时,接收控制单元51结束接收处理(ST32)。
接着,小钟表显示控制单元54显示测位计算的结果、即取得的位置信息(经度和纬度)(ST33)。具体而言,在第1表盘142的第2区域144上,小钟表显示控制单元54将第1指针141移动到指示计算出的纬度的刻度的位置上,在第2表盘152中,小钟表显示控制单元54将第2指针151移动到指示计算出的经度的刻度的位置上。
然后,当执行了该测位结果显示处理ST33的情况下,和执行了上述接收结束步骤ST17时,结束测位模式下的接收处理。
并且,接收控制单元51将测位模式下的接收结果存储到存储部20A。即,在进行了测位结果显示处理ST33的情况下,存储为测位模式下的接收已成功,在通过接收结束步骤ST17结束的情况下,存储为测位模式下的接收已失败。
(时刻校正模式接收处理)
接着,参照图11、12的流程图来说明时刻校正模式下的接收处理。其中,对于与图7、图8的测位模式时的接收处理相同的处理,标注相同标号并简略说明。
当成为图6(A)所示的时刻显示模式的状态时,接收控制单元51判断A按钮(SWA)6是否被按下3秒以上,或者由控制部20计数的内部时刻信息是否已达到预先设定的接收时间(接收定时)(ST40)。
此外,上述自动接收定时(时刻校正定时)例如将如下所述的时刻设定为基准。例如,如果带GPS的手表1的时刻精度最大为0.5秒/天左右,则为了时刻校正而从GPS卫星15接收卫星信号的次数可以是一天2、3次。因此,优选带GPS的手表1在一天中位于容易接收由GPS卫星15发送来的卫星信号的环境时进行接收。因此,接收定时数据将容易接收的环境的时刻作为基准进行设定。
例如,设定凌晨2点和凌晨3点,或者上午7点和上午8点作为接收定时。
设定成凌晨2点和凌晨3点是因为:当用户不使用带GPS的手表1、取下带GPS的手表1而放置在室内时,电子产品等的使用较少,电波接收环境最佳的可能性较高。
此外,设定成上午7点和上午8点是因为:是用户正在使用带GPS的手表1且带GPS的手表1的使用环境为室外的可能性较高的上班时间段。即,是因为:在工作时间中位于大厦或工厂内等卫星信号很难到达的场所,但在上班时间中位于室外的可能性较高,相应地,能接收卫星信号的可能性较高,电波接收环境良好。
此外,当由使用者手动按下A按钮6达3秒以上时,也成为接收状态,所以在通过小钟表显示控制单元54选择了时刻显示模式的状态下,接收控制单元51判断A按钮6是否被按下3秒以上。
当在ST10中到达接收定时时,或者A按钮6被按下3秒以上时,接收控制单元51启动GPS装置40来执行接收开始步骤ST11,开始接收从GPS卫星15发送来的卫星信号。该接收开始步骤ST11与上述测位接收时相同。
此外,在本实施方式中,设定成在根据A按钮6的操作的手动接收和到达接收定时时的自动接收中进行相同的处理,但是还可以在接收时将秒针133移动到0秒位置,仅在通过手动操作进行接收的情况下,执行接收状态级别的计算和显示的处理。即,因为在自动接收中使用者可能没有确认接收状态。
接着,接收控制单元51执行与测位模式接收处理相同的卫星检索步骤(卫星搜索步骤)ST12,在该卫星检索步骤的处理中,接收状态判别单元52和显示控制单元53根据表1、2以预定间隔(例如1秒间隔)进行接收状态级别的计算和显示的处理(ST13、ST14)。
另外,在时刻校正模式的情况下,当符合预定条件的GPS卫星15的数量为0个时,接收状态判别单元52将接收级别设为“0”,当符合预定条件的GPS卫星15的数量为1个以上、并且不包含SNR大于等于预定值(本实施方式中为40)的GPS卫星15时,接收状态判别单元52将接收级别设为“1”,当检索到1个以上的SNR大于等于预定值(40)的GPS卫星15时,接收状态判别单元52将接收级别设为“2”。
此外,SNR的判定阈值可以为与测位模式时相同的值,也可以是比测位模式的阈值小的值,例如SNR可以设定成36等。这是因为时刻校正模式与测位模式相比取得的数据量少,即使接收信号电平稍低但仍能接收数据的可能性较高。
此外,如表1所示,在本实施方式中,时刻校正用接收设定数设为“1个”,进行判断使得以最低限度的接收卫星数执行时刻校正处理。
此外,如表2所示,符合表1的预定条件的GPS卫星15的数量在各接收阶段对象不同,但是除了没有星历表取得阶段以外,与测位模式的情况相同。
接着,接收控制单元51判定卫星检索是否已结束(ST15),如果已结束,则通过从开始卫星检索起的经过时间是否超过了预先设定的预定时间(例如6秒),判定是否超时(ST16)。
然后,在ST16中判定为超时的情况下,接收控制单元51强制结束GPS装置40的动作而结束接收(ST17)。
另一方面,在ST16中判定为没有超时的情况下,接收控制单元51开始卫星捕捉处理(ST18)。然后,在ST21中判断为卫星捕捉已结束之前,接收状态判别单元52和显示控制单元53以预定间隔(1秒间隔)进行接收状态级别的计算(ST19)和接收状态级别的显示(ST20)。
接着,在ST21中判断为卫星捕捉处理已结束时,接收控制单元51确认是否已捕捉到GPS卫星15(ST22)。
在卫星捕捉判定步骤ST22中没有捕捉到卫星时,结束接收(ST17)。
另外,在卫星捕捉判定步骤ST22中没有捕捉到卫星时,还可以返回卫星检索步骤ST12再次进行GPS卫星15的搜索。
即,本实施方式的带GPS的手表1能同时接收多个卫星信号,因此,在卫星检索步骤ST12中也能同时检索多个GPS卫星15,因此,在能搜索到GPS卫星15的情况下,能捕捉到至少1个GPS卫星15的可能性较高。
另一方面,在接收信道为1个的情况下,在卫星检索步骤ST12中,与信号电平高的卫星15相比,有可能先搜索到信号电平较低的GPS卫星15。该情况下,即使在卫星捕捉判定步骤ST22中判定为不能捕捉卫星15时,也可能只要搜索到其他GPS卫星15即能捕捉。因此,特别是接收信道为1个的情况下,在卫星捕捉判定步骤ST22中不能捕捉卫星15时,优选返回卫星检索步骤ST12从卫星搜索处理起再次执行。
另一方面,在能捕捉到GPS卫星15的情况下,与测位模式相同,接收控制单元51开始Z计数取得步骤(ST23)。
然后,在ST26中判断为Z计数取得处理已结束之前,接收状态判别单元52和显示控制单元53以预定间隔(例如1秒间隔)进行接收状态级别的计算和显示的处理(ST24、ST25)。
接着,在ST26中判断为Z计数取得处理已结束时,接收控制单元51判断是否已取得Z计数(ST41)。
其中,接收控制单元51在判断出所取得的Z计数(TOW)数据是否可靠的基础上,判断是否已取得Z计数。即,如上所述,在通过奇偶校验确认了Z计数数据的错误的情况下,接收控制单元51视为在该取得的Z计数数据中存在某些异常,不在时刻校正中使用。因此,当接收控制单元51在Z计数数据中发现异常时,判断为不能取得Z计数数据(ST41)。
然后,在ST41中判断为不能取得Z计数时,接收控制单元51结束接收处理(ST17)。
另一方面,在ST41中判断为能取得Z计数时,接收控制单元51结束接收处理(ST42)。
接着,信息时刻校正单元56基于接收到的Z计数的信息校正存储在存储部20A中的内部时刻数据(ST43)。
并且,控制部20基于校正后的内部时刻数据,校正带GPS的手表1的表盘2的指针3的显示时刻、和第2指针151的24时针的显示时刻。
在ST17中结束接收时,或者在ST43中进行了时刻校正时,带GPS的手表1结束时刻校正模式下的接收处理。
并且,接收控制单元51将时刻校正模式下的接收结果存储到存储部20A。即,在进行了时刻校正处理ST43的情况下,存储为时刻校正模式下的接收已成功,在接收结束步骤ST17中已结束的情况下,存储为时刻校正模式下的接收已失败。
(接收结果的显示模式)
在测位模式和时刻校正模式的任意一种情况下,如果接收处理结束,则返回通常的显示状态。
如图13所示,当在该通常显示状态下按下A按钮6时,转移到显示刚才的接收结果的模式。即,在进行了测位模式和时刻校正模式下的各接收处理时,接收控制单元51将按照每个模式接收成功还是失败的结果数据存储到存储部20A。
因此,在小钟表显示控制单元54中以选择了如图13(A)所示的时刻显示模式的状态转移到接收结果显示模式时,显示控制单元53读取存储在存储部20A中的时刻校正模式的接收结果数据。然后,当接收成功时,如图13(C)所示,将秒针133移动到“Yes”的位置(10秒位置),当接收失败时,如图13(D)所示,将秒针133移动到“No”的位置(20秒位置)。
另一方面,在小钟表显示控制单元54中以选择了如图13(B)所示的测位显示模式的状态转移到接收结果显示模式时,显示控制单元53读取存储在存储部20A中的测位模式的接收结果数据,当接收成功时将秒针133移动到“Yes”的位置(10秒位置),当接收失败时将秒针133移动到“No”的位置(20秒位置)。
在这些接收结果显示状态下,当按下A按钮6一次时,返回原来的通常显示状态。
此外,还可以设定为在转移到接收结果显示状态后经过预定时间、例如5秒时,自动返回原来的通常显示状态。
并且,在本实施方式中,在接收处理结束后返回通常的显示状态,但是还可以控制成在接收处理结束后立即转移到接收结果显示模式。
根据这样的本实施方式,具有以下效果。
(1)在接收来自位置信息卫星的卫星信号时,显示其接收状态级别,所以能迅速地将接收状态通知给使用者。因此,在接收状态级别低的情况下,使用者能迅速地掌握这种状态,能采取转移到接收环境良好的场所而继续进行接收处理等对策。因此,能减少接收失败而消耗无用的电力,在像手表这样的便携式卫星信号接收装置中能延长持续时间而提高便利性。
(2)并且,上述接收状态级别的显示只显示0~2的3个阶段,是非常简单的显示,所以即使是普通的使用者也能容易地掌握接收状态。即,像以前那样,在分别显示多个卫星序号和各卫星的接收级别的情况下,使用者必须综合地观察这些信息来判断当前的接收状态,对于没有充分理解GPS构造的普通使用者来说,适当地判断接收状态比较困难。
对此,在本实施方式中,仅用0、1、2这样的3个阶段来显示接收状态级别,所以使用者能容易地判断当前的接收状态。因此,在接收状态级别为0或1的情况下,能采取转移到接收环境更良好的场所而继续进行接收处理等对策。
(3)接收状态判别单元52根据接收处理的进展阶段来设定接收状态级别的计算条件,所以能按照各接收处理阶段来适当地判别接收状态级别。并且,接收状态判别单元52和显示控制单元53在各接收阶段以1秒间隔计算和显示接收状态级别,所以能在各接收阶段大致实时地显示接收状态的变化,还能比较容易地检测接收环境良好的场所。
并且,在通常状态下,因为按下A按钮6就能显示接收结果,所以能容易地确认接收成功还是失败。
(4)因为利用秒针133来显示接收状态级别和接收结果,所以能够不需要用于显示接收状态级别的特殊的装置或显示器等。因此,能够减少带GPS的手表1的部件数量而降低成本,并且能简化钟表的设计而提高美观性。
(5)当秒针133被配置在指示接收状态级别的位置上时,GPS天线11被配置在与该秒针133不平面重叠的位置上。因此,即使秒针133停止在接收状态级别的指示位置上,也能够防止对GPS天线11的接收产生影响,能够防止因秒针133平面重叠而产生的接收性能降低。
并且,在接收开始时,秒针133移动到0秒位置,所以能将秒针133配置成远离GPS天线11,这样也能减轻对接收的影响。
(6)如果只在操作A按钮6的强制接收处理时进行接收状态级别的显示,在自动时刻校正时不进行接收状态级别的显示,则对于使用者而言能只在需要的情况下显示接收状态级别,能提高使用者的便利性,并且无需进行无用的接收状态级别显示处理,还能降低功耗。
本发明不限于上述各实施方式。
例如,接收状态级别的显示不限于移动秒针133来进行显示,还可以移动分针132来进行显示。特别是在只有时针131和分针132而没有秒针133的两针钟表中,移动分针132来显示(指示)接收状态级别和接收结果即可。
并且,如图14A、图14B所示,在具有日期轮或星期轮等日历显示单元的情况下,可以驱动日期轮100等来显示接收状态级别,或者显示接收结果。在这种情况下,在表盘2的窗口部分上,能够显示用于表示接收状态级别和接收结果的文字(例如,“H、L、Y、N”等),所以具有使用者容易掌握接收状态和接收结果的优点。
此外,作为接收状态级别的显示方法,不限于使用指针或日期轮等物理地驱动的方式,还可以在带GPS的手表1上设置液晶显示器等接收状态显示装置,在该接收状态显示装置上显示接收状态级别。
在本发明中,不是显示每个卫星的接收级别,而是能3个阶段地显示测位或时刻校正的各接收处理时的接收状态级别即可,所以与以往的分别显示各卫星的接收级别的情况相比,接收状态显示装置的结构能够简化。因此,即使使用显示器进行显示的情况下,该接收状态显示装置只需显示“0~2”的1位数字作为接收状态级别即可,所以能容易地进行小型化,还能容易地组装到像手表那样的小型设备上。
此外,在上述实施方式中,通过0~2的3个阶段来判定接收状态级别,但是还可以通过“Low”(或“0”)和“High”(或“1”)的2个阶段来判定接收状态级别,还可以通过4个以上的阶段来进行判定。
并且,在测位模式和时刻校正模式的各模式下,还可以改变接收状态级别的阶段数量。例如,还可以在测位模式下用3个阶段来判定接收状态级别,在时刻校正模式下用2个阶段来判定接收状态级别。
接收状态级别的判定基准不限于表1所示。例如,还可以设定为在测位模式的情况下,当能检索或捕捉到的卫星数小于4个时,设定接收状态级别0;当SNR为预定值(例如40)以上的卫星有2个、SNR小于预定值的卫星是2个以上时,设定接收状态级别1;当SNR为预定值以上的卫星有3个、SNR小于预定值的卫星是1个以上时,设定接收状态级别2;当SNR为预定值以上的卫星大于等于4个时,设定接收状态级别3。
总之,接收状态级别的判定基准只要是根据符合预定条件的卫星数量等来判定接收状态级别即可。
而且,在上述实施方式中,测位用接收设定数设定为“4个”,但是在允许精度不大的测位测定的情况下,还可以设定为“3个”。此外,通常测位用接收设定数设定为“4个”即可,但是还可以设定为“5个”以上。
同样,时刻校正用接收设定数设定为“1个”,但是还可以设定为“2个”以上。
并且,在按照每个接收阶段设定接收状态级别的判定基准的情况下,不限于设定成图2所示的各阶段。例如,卫星检索处理以2秒左右结束,因此还可以设定将卫星检索阶段和捕捉阶段合在一起的接收阶段,根据该接收阶段的卫星数和SNR来判定接收状态级别。此外,在测位模式的情况下,虽然能取得Z计数但是不能进行最终的测位处理,所以可以设定将Z计数取得阶段和星历表取得阶段合在一起的接收阶段,根据该接收阶段的卫星数和SNR来判定接收状态级别。
此外,在上述实施方式中,如表2所示,按照各接收阶段设定接收状态级别的判定基准,但是还可以不按照各接收阶段区分而进行设定。例如,在利用多个信道同时接收卫星信号的情况下,即使在各信道中接收阶段不同,也可以通过接收到的GPS卫星15的数量及其SNR来判定接收状态级别。在这种情况下,在接收信号中的GPS卫星15中混有例如卫星捕捉处理中的GPS卫星15或Z计数数据取得中的GPS卫星15等,包含它们在内,对接收卫星信号中的GPS卫星15进行计数,计算各SNR来判定接收状态级别即可。
此外,在上述实施方式中,在测位模式和时刻校正模式下分别设定接收状态的判定基准,但是还可以在各模式下采用相同的判定基准。例如,在时刻校正模式下,还可以采用上述实施方式的测位模式的判定基准。
GPS天线11的配置位置不限于上述实施方式。即,秒针133比较细,因此即使GPS天线11和秒针133平面重叠,只要信号电平比较高,则能接收卫星信号的可能性也比较高。但是,上述实施方式在能提高接收性能方面更加有利。
测位信息的显示方法不限于上述实施方式。还可以设置显示器进行显示,或者设置专用的指针进行显示。例如,还可以取代设置各小钟表4、5,而设置显示器等显示装置来显示测位信息(纬度/经度)。
此外,在上述实施方式中,根据小钟表4、5的显示模式的选择状态,自动地进行手动接收操作时的测位模式和时刻校正模式的选择,但是还可以根据使用者操作的不同来进行测位模式和时刻校正模式的选择。例如还可以设定为在按下A按钮6达3秒以上时,选择测位模式下的接收处理;在按下B按钮7达3秒以上时,选择时刻校正模式下的接收处理。
此外,上述实施方式说明了GPS卫星作为位置信息卫星的例子,但作为本发明的位置信息卫星,不仅可以是GPS卫星,还可以是伽利略(EU)、GLONASS(俄罗斯)、北斗(中国)等其他全球导航卫星系统(GNSS)、SBAS等静止卫星或准天顶卫星等对包含时刻信息的卫星信号进行发送的位置信息卫星。
本发明的卫星信号接收装置不限于手表1,还可以适用于怀表等各种钟表、便携电话、数码相机或各种便携信息终端、导航系统等。另外,在上述实施方式中具有测位模式和时刻校正模式,但是根据卫星信号接收装置的适用对象,还可以只具有任意一个模式。
Claims (11)
1.一种卫星信号接收装置,其特征在于,该卫星信号接收装置具有:
接收部,其接收从位置信息卫星发送的卫星信号;
接收状态显示装置,其显示所述卫星信号的接收状态;
接收状态判别单元,其判别由所述接收部接收到的卫星信号的接收状态;以及
显示控制单元,其控制所述接收状态显示装置,显示由所述接收状态判别单元判别出的接收状态,
所述接收状态判别单元基于接收到卫星信号的位置信息卫星的数量和各接收信号的电平来判别所述接收状态的级别,
所述显示控制单元利用所述接收状态显示装置来显示由所述接收状态判别单元判别出的接收状态级别。
2.根据权利要求1所述的卫星信号接收装置,其特征在于,
所述卫星信号接收装置构成为能选择接收所述卫星信号进行测位处理的测位模式、和接收所述卫星信号进行时刻校正处理的时刻校正模式,
在选择了所述测位模式的情况下,所述接收状态判别单元基于为了测位模式而设定的级别判别条件来进行判别处理,
在选择了所述时刻校正模式的情况下,所述接收状态判别单元基于为了时刻校正模式而设定的级别判别条件来进行判别处理。
3.根据权利要求2所述的卫星信号接收装置,其特征在于,
所述接收状态判别单元在选择了所述测位模式的情况下,
当接收到的位置信息卫星的数量小于为了测位而设定的测位用接收设定数时,判别为接收状态级别0;
当接收到的位置信息卫星的数量大于等于测位用接收设定数、并且接收信号的信号电平在预先设定的阈值以上的位置信息卫星小于测位用接收设定数时,判别为接收状态级别1;
当接收到的接收信号的信号电平在预先设定的阈值以上的位置信息卫星大于等于测位用接收设定数时,判别为接收状态级别2,
所述接收状态判别单元在选择了所述时刻校正模式的情况下,
当接收到的位置信息卫星的数量小于为了时刻校正而设定的时刻校正用接收设定数时,判别为接收状态级别0;
当接收到的位置信息卫星的数量大于等于时刻校正用接收设定数、并且接收信号的信号电平在预先设定的阈值以上的位置信息卫星小于时刻校正用接收设定数时,判别为接收状态级别1;
当接收到的接收信号的信号电平在预先设定的阈值以上的位置信息卫星大于等于时刻校正用接收设定数时,判别为接收状态级别2。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的卫星信号接收装置,其特征在于,
所述接收状态判别单元根据接收处理的进展阶段来设定判别接收状态的级别的级别判别条件,根据接收处理的进展阶段来判别接收状态,
所述显示控制单元利用所述接收状态显示装置来显示由所述接收状态判别单元根据接收处理的进展阶段而判别出的接收状态级别。
5.根据权利要求4所述的卫星信号接收装置,其特征在于,
所述接收处理的进展阶段具有:
卫星检索阶段,其进行位置信息卫星的检索处理;
卫星捕捉阶段,其进行检索出的位置信息卫星的捕捉处理;
时刻信息取得阶段,其接收捕捉到的位置信息卫星的卫星信号来取得时刻信息;以及
测位信息取得阶段,其接收捕捉到的位置信息卫星的卫星信号来取得测位信息,
所述接收状态判别单元,
在所述卫星检索阶段中,基于能通过检索而检测出的位置信息卫星的数量及其接收信号的电平,判别接收状态;
在所述卫星捕捉阶段中,基于捕捉到的位置信息卫星的数量及其接收信号的电平,判别接收状态;
在所述时刻信息取得阶段中,基于能取得时刻信息的位置信息卫星的数量及其接收信号的电平,判别接收状态;
在所述测位信息取得阶段中,基于能取得测位信息的位置信息卫星的数量及其接收信号的电平,判别接收状态。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的卫星信号接收装置,其特征在于,
所述接收状态显示装置构成为具有机械驱动单元、以及被该机械驱动单元驱动来显示时刻的时刻显示装置,
所述显示控制单元基于由所述接收状态判别单元判别出的接收状态级别来控制机械驱动单元,通过显示时刻的时刻显示装置来显示接收状态级别。
7.根据权利要求6所述的卫星信号接收装置,其特征在于,
所述时刻显示装置具有被所述机械驱动单元驱动的指针、以及形成有表示指针的指示位置的刻度的表盘,
所述显示控制单元基于由所述接收状态判别单元判别出的接收状态级别来控制机械驱动单元,使所述指针移动到根据各接收状态级别而预先设定的位置来显示接收状态级别。
8.根据权利要求7所述的卫星信号接收装置,其特征在于,
所述接收部具有天线,该天线配置在表盘的背面侧,接收所述卫星信号,
根据各接收状态级别而预先设定的所述指针的移动位置,被设置在当指针移动到该位置时所述指针和天线的沿着表盘表面的平面位置相互不重叠的位置上。
9.根据权利要求6所述的卫星信号接收装置,其特征在于,
所述时刻显示装置具有被所述机械驱动单元驱动的日期轮或星期轮、以及形成有显示所述日期轮或星期轮的窗口的表盘,
在所述日期轮或星期轮上记载有表示各接收状态级别的标记;
所述显示控制单元基于由所述接收状态判别单元判别出的接收状态级别来控制机械驱动单元,使所述日期轮或星期轮上记载的表示各接收状态级别的标记移动到从所述表盘的窗口显示的位置上,显示接收状态级别。
10.根据权利要求1~9中的任意一项所述的卫星信号接收装置,其特征在于,
该卫星信号接收装置具有:
时刻信息生成部,其生成内部时刻信息;
时刻信息校正部,其校正所述内部时刻信息;以及
时刻显示装置,其显示所述内部时刻信息,
所述时刻信息校正部基于由所述卫星信号接收装置取得的时刻信息,校正所述内部时刻信息。
11.一种卫星信号接收装置的控制方法,
该卫星信号接收装置具有:
接收部,其接收从位置信息卫星发送的卫星信号;以及
接收状态显示装置,其显示所述卫星信号的接收状态,
其特征在于,该卫星信号接收装置的控制方法具有:
接收状态判别步骤,基于接收到卫星信号的位置信息卫星的数量和各接收信号的电平来判别所述接收状态的级别;以及
接收状态显示步骤,利用所述接收状态显示装置来显示在所述接收状态判别步骤中判别出的接收状态级别。
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