CN104931984A - 位置信息生成装置、定时信号生成装置、电子设备及移动体 - Google Patents

Abstract

提供位置信息生成装置、定时信号生成装置、电子设备及移动体。位置信息生成装置和定时信号生成装置即使定位计算的误差由于接收环境的劣化而增大，也能够难以受到误差较大的定位结果的影响而生成比以往准确的定时信号，电子设备和移动体具有该定时信号生成装置，且可靠性优异。定时信号生成装置(1)具有：GPS接收机(10)，其根据卫星信号进行定位计算；以及DSP(23)，其在将GPS接收机(10)的多个定位计算结果的众数或中位数设为A、多个定位计算结果的标准偏差设为σ时，根据处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息，根据来自至少一个位置信息卫星的卫星信号和接收点的位置信息，生成定时信号。

Description

位置信息生成装置、定时信号生成装置、电子设备及移动体

技术领域

本发明涉及位置信息生成装置、定时信号生成装置、电子设备以及移动体。

背景技术

作为利用了人造卫星的全球导航卫星系统(GNSS：Global Navigation SatelliteSystem)之一的GPS(Global Positioning System：全球定位系统)广为人知。用于GPS的GPS卫星搭载有精度极高的原子钟表，将重叠有GPS卫星的轨道信息和准确的时刻信息等的卫星信号发送到地面。从GPS卫星发送来的卫星信号由GPS接收机接收。然后，GPS接收机进行根据重叠在卫星信号中的轨道信息和时刻信息计算GPS接收机的当前位置和时刻信息的处理、以及生成与协调世界时(UTC：CoordinatedUniversal Time)同步的准确的定时信号(1PPS)的处理等。

这样的GPS接收机通常设置有：根据定位计算提供位置和时刻的通常定位(位置估计)模式、和利用已知位置处的固定位置定位来提供时刻的位置固定模式。

在通常定位模式中，需要来自规定数量(如果是二维定位，则最低为3个，如果是三维定位，则为4个)以上的GPS卫星的卫星信号。此外，可接收卫星信号的GPS卫星的数量越多，定位计算的精度越提高。

与此相对，在位置固定模式中，只要设定有GPS接收机的位置信息、且只要能够接收至少来自1个GPS卫星的卫星信号，则能够生成1PPS。

位置固定模式下的1PPS的精度取决于所设定的位置信息的精度，因此对GPS接收机设定准确的位置信息比较重要。作为取得用于对GPS接收机设定的准确位置信息的方法，例如考虑从地图读取的方法和测量等，但前者根据接收场所，有时难以取得位置信息，后者存在耗费费用和时间等成本的问题。

为了解决这些问题，在专利文献1中提出了如下方法：所设置的GPS接收机自身进行定位计算，在规定时间范围内将定位结果的位置信息平均化来决定接收点的位置，根据该方法，能够取得任意的接收场所处的位置信息，还能够降低成本。

【专利文献1】日本特开平9－178870号公报

但是，在产生了多路径等一些错误的情况下，定位计算结果的位置信息中包含有较大误差，因此在将定位计算的结果平均化的专利文献1的方法中，作为平均化的结果而得到的接收点的位置误差可能会增大。因此，在专利文献1的方法中，根据定位计算时的接收环境，存在1PPS(定时信号)的精度可能劣化的问题。这种问题不仅对于GPS接收机，对于其他全球导航卫星系统(GNSS)的接收装置也是共同的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供即使定位计算的误差由于接收环境的劣化而增大，也能够难以受到误差较大的定位结果的影响而生成比以往准确的定时信号的位置信息生成装置和定时信号生成装置，并且提供具有该定时信号生成装置的可靠性优异的电子设备和移动体。

本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，可作为以下方式或应用例来实现。

[应用例1]

本发明的位置信息生成装置的特征在于，具有：

定位计算部，其根据卫星信号进行定位计算；以及

位置信息生成部，其在将所述定位计算部的多个定位计算结果的众数或中位数设为A、所述多个定位计算结果的标准偏差设为σ时，根据处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息。

根据这样的位置信息生成装置，根据处于A±σ/4的范围内的值生成接收点的位置信息，因此即使定位计算的误差由于接收环境的劣化而增大，也难以受到多路径等不规则的数据那样的、误差较大的定位结果的影响，能够生成将多个定位计算结果的平均值用于接收点的位置信息生成的、比以往准确的定时信号。

[应用例2]

本发明的定时信号生成装置的特征在于，具有：

定位计算部，其根据卫星信号进行定位计算；

位置信息生成部，其在将所述定位计算部的多个定位计算结果的众数或中位数设为A、所述多个定位计算结果的标准偏差设为σ时，根据处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息；以及

定时信号生成部，其根据来自至少一个位置信息卫星的卫星信号和所述接收点的位置信息，生成定时信号。

根据这样的定时信号生成装置，根据处于A±σ/4的范围内的值生成接收点的位置信息，因此即使定位计算的误差由于接收环境的劣化而增大，也难以受到多路径等不规则的数据那样的、误差较大的定位结果的影响，能够生成将多个定位计算结果的平均值用于接收点的位置信息生成的、比以往准确的定时信号。

[应用例3]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述定时信号生成装置具有选择部，所述选择部从所述范围内选择由所述位置信息生成部生成所述接收点的位置信息时使用的所述值。

由此，位置信息生成部能够使用处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息。

[应用例4]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述选择部在将系数设为k时，在A±σ/4的范围内选择最接近k×A的值。

由此，位置信息生成部能够比较简单地使用处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息。

[应用例5]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述选择部在将所述众数和所述中位数的中间值设为B、系数设为K时，在A±σ/4的范围内选择最接近k×B的值。

由此，位置信息生成部能够比较简单地使用处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息。

[应用例6]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述选择部能够调整所述系数k。

由此，能够根据接收环境，将由位置信息生成部生成接收点的位置信息时使用的值最优化。

[应用例7]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述选择部根据所述定位计算部的所述多个定位计算结果的平均值、众数和中位数中的至少两个值，调整所述系数k。

由此，能够使用定位计算结果，自动地根据接收环境，将由位置信息生成部生成接收点的位置信息时使用的值最优化。

[应用例8]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述系数k处于0.7以上1.3以下的范围内。

由此，能够减少k×A或k×B处于A±σ/4的范围外的情况。因此，能够根据接收环境，将由位置信息生成部生成接收点的位置信息时使用的值高精度地最优化。

[应用例9]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，在所述定时信号生成部生成所述定时信号时使用的所述卫星信号包含轨道信息和时刻信息。

由此，能够生成与基准时刻准确同步的定时信号。

[应用例10]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，具有：

输出时钟信号的振荡器；以及

使所述时钟信号与所述定时信号同步的同步控制部。

由此，能够通过使振荡器输出的时钟信号与准确的定时信号同步，生成精度比振荡器的精度高的时钟信号。

[应用例11]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述振荡器是石英振荡器。

石英振荡器小型且低功耗。因此，通过使用石英振荡器作为与定时信号同步的振荡器，能够实现定时信号生成装置的小型化和低功耗。此外，如果使用恒温槽型石英振荡器，则即使长期处于无法接收卫星信号的状态，也能够生成高精度的定时信号。

[应用例12]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述振荡器是原子振荡器。

原子振荡器具有较高的长期频率稳定性。因此，通过使用原子振荡器作为与定时信号同步的振荡器，即使长期处于无法接收卫星信号的状态，也能够生成高精度的定时信号。

[应用例13]

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，该定时信号生成装置具有电池。

由此，能够利用来自电池的电力供给来驱动定时信号生成装置的各部分。因此，即使是没有外部电源那样的场所，也能够设置定时信号生成装置。

[应用例14]

本发明的电子设备的特征在于，该电子设备具有本发明的定时信号生成装置。

由此，能够提供具有优异的可靠性的电子设备。

[应用例15]

本发明的移动体的特征在于，该移动体具有本发明的定时信号生成装置。

由此，能够提供具有优异的可靠性的移动体。

附图说明

图1是示出本发明第1实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

图2是示出从GPS卫星发送的导航消息的结构的图。

图3是示出图1所示的定时信号生成装置所具有的GPS接收机的结构例的框图。

图4是示出图3所示的GPS接收机在通常定位模式和位置固定模式下的处理过程的一例的流程图。

图5是示出图3所示的GPS接收机中的1PPS输出的处理过程的一例的流程图。

图6是示出图1所示的定时信号生成装置的处理部进行的GPS接收机的控制的处理过程的一例的流程图。

图7的(A)是示出GPS卫星的捕捉数多但接收强度小的情况下的定位计算结果的表，图7的(B)是示出GPS卫星的捕捉数少且接收强度小的情况下的定位计算结果的表。

图8是用于说明图7的(B)所示的情况下的定位计算结果的平均值、中位数以及众数与标准偏差之间的关系的表。

图9是用于说明定位计算结果的平均值、中位数以及众数与标准偏差之间的关系的曲线图。

图10是示出本发明第2实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

图11是示出图10所示的定时信号生成装置所具有的GPS接收机中的1PPS选择的处理过程的一例的流程图。

图12是示出本发明第3实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

图13是示出图12所示的定时信号生成装置所具有的GPS接收机中的1PPS选择的处理过程的一例的流程图。

图14是示出本发明第4实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

图15是示出本发明的电子设备的实施方式的框图。

图16是示出本发明的移动体的实施方式的图。

标号说明

1：定时信号生成装置；1A：定时信号生成装置；1B：定时信号生成装置；1C：定时信号生成装置；2：GPS卫星；10：GPS接收机；10A：GPS接收机；10B：GPS接收机；10C：GPS接收机；11：SAW滤波器；12：RF处理部；13：基带处理部；20：处理部；20A：处理部；20B：处理部；21：相位比较器；22：环路滤波器；23：DSP；24：分频器；25：GPS控制部；26：选择开关；27：故障判定部；30：原子振荡器；30C：石英振荡器；40：温度传感器；50：天线；50A：天线；50B：天线；50C：天线；60：电池；122：LNA；123：混频器；124：IF放大器；125：IF滤波器；126：ADC；131：DSP；132：CPU；133：SRAM；134：RTC；300：电子设备；310：定时信号生成装置；320：CPU；330：操作部；360：通信部；370：显示部；400：移动体；410：定时信号生成装置；420：汽车导航装置；430：控制器；440：控制器；450：控制器；460：电池；470：备用电池。

具体实施方式

以下，根据附图所示的实施方式，对本发明的位置信息生成装置、定时信号生成装置、电子设备以及移动体进行详细说明。

1.定时信号生成装置(位置信息生成装置)

<第1实施方式>

图1是示出本发明第1实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

图1所示的定时信号生成装置1构成为包含GPS接收机10、处理部(CPU)20、原子振荡器30、温度传感器40和GPS天线50。

另外，定时信号生成装置1的结构要素的一部分或全部可以在物理上被分离，也可以一体化。例如，GPS接收机10和处理部(CPU)20可以分别用独立的IC实现，GPS接收机10和处理部(CPU)20还可以作为单芯片的IC实现。

该定时信号生成装置1接收从GPS卫星2(位置信息卫星的一例)发送的信号并生成高精度的1PPS。

GPS卫星2在地球上空的规定轨道上环绕，向地面发送在作为载波的1.57542GHz的电波(L1波)中重叠导航消息和C/A码(Coarse/Acquisition Code：粗捕获码)(对载波进行调制)后的的卫星信号。

C/A码用于识别当前约存在30个的GPS卫星2的卫星信号，是由1023chip(1ms周期)构成的固有模式，各chip是+1或－1中的任意一个。因此，通过取卫星信号和各C/A码的模式的相关，能够检测重叠在卫星信号中的C/A码。

各GPS卫星2发送的卫星信号(具体而言，为导航消息)中还包含表示各GPS卫星2在轨道上的位置的轨道信息。此外，各GPS卫星2搭载了原子钟表，卫星信号中包含用原子钟表计时的极其准确的时刻信息。因此，能够通过接收来自4个以上的GPS卫星2的卫星信号，并使用各卫星信号所包含的轨道信息和时刻信息进行定位计算，得到接收点(GPS天线50的设置场所)的位置和时刻的准确信息。具体而言，建立以接收点的三维位置(x，y，z)以及时刻t为4个变量的四维方程式并求出其解即可。

另外，在接收点的位置已知的情况下，接收来自1个以上的GPS卫星2的卫星信号，能够使用各卫星信号所包含的时刻信息得到接收点的时刻信息。

此外，能够使用各卫星信号所包含的轨道信息得到各GPS卫星2的时刻与接收点的时刻之差的信息。另外，通过地面的控制段来测定搭载在各GPS卫星2中的原子钟表的微小的时刻误差，在卫星信号中还包含用于校正该时刻误差的时刻校正参数，能够通过使用该时刻校正参数校正接收点的时刻而得到极其准确的时刻信息。

图2是示出从GPS卫星发送的导航消息的结构的图。

如图2的(A)所示，导航消息构成为以全部比特数1500比特的主帧为1单位的数据。主帧被分割为分别为300比特的5个子帧1～5。1个子帧数据以6秒从各GPS卫星2发送。因此，1个主帧数据以30秒从各GPS卫星2发送。

在子帧1中包含星期编号数据(WN)等卫星校正数据。星期编号数据是表示包含GPS卫星2的时刻的星期的信息。GPS卫星2的时刻起点是UTC(世界标准时间)中的1980年1月6日00：00：00，在这一天开始的星期的星期编号为0。星期编号数据以1周单位进行更新。

在子帧2、3中包含星历参数(各GPS卫星2的详细的轨道信息)。并且，在子帧4、5中包含年历参数(所有GPS卫星2的概略轨道信息)。

进而，在子帧1～5的各起始处，包含存储了30比特的TLM(Telemetry word：遥测字)数据的TLM(Telemetry)字和存储了30比特的HOW(hand over word：转换字)数据的HOW字。

因此，TLM字和HOW字以6秒间隔从GPS卫星2发送，与此相对，星期编号数据等卫星校正数据、星历参数、年历参数以30秒间隔发送。

如图2的(B)所示，在TLM字中包含前导码数据、TLM消息、保留比特、奇偶校验位数据。

如图2的(C)所示，在HOW字中包含TOW(Time of week：星期时间)(以下也称为“Z计数”)这样的时刻信息。Z计数数据用秒来表示从每周星期日的0点起的经过时间，在下周星期日的0点返回为0。即，Z计数数据是从一周的开始起按照每一周所表示的秒单位的信息，是以1.5秒为单位表示经过时间的数。这里，Z计数数据表示发送下一子帧数据的起始比特的时刻信息。例如，子帧1的Z计数数据表示发送子帧2的起始比特的时刻信息。并且，在HOW字中还包含表示子帧ID的3比特的数据(ID码)。即，在图2的(A)所示的子帧1～5的HOW字中，分别包含“001”、“010”、“011”、“100”、“101”的ID码。

能够通过取得子帧1所包含的星期编号数据和子帧1～5所包含的HOW字(Z计数数据)，计算GPS卫星2的时刻。但是，如果在以前取得星期编号数据、并在内部预先对取得了星期编号数据的时期起的经过时间进行计数，则即使不是每次取得星期编号数据，也能够得到GPS卫星2当前的星期编号数据。因此，只要仅取得Z计数数据，就能够大概知晓GPS卫星2当前的时刻。

以上所说明的卫星信号经由图1所示的GPS天线50，被GPS接收机10接收。

GPS天线50是接收包含卫星信号的各种电波的天线，与GPS接收机10连接。

GPS接收机10(卫星信号接收部的一例)根据经由GPS天线50接收到的卫星信号，进行各种处理。

具体说明的话，GPS接收机10具有通常定位模式(第1模式的一例)和位置固定模式(第2模式的一例)，根据来自处理部(CPU)20的控制命令(模式设定用的控制命令)被设定为通常定位模式和位置固定模式中的任意一个。

GPS接收机10在通常定位模式下作为“定位计算部”发挥功能，接收从多个(优选为4个以上的)GPS卫星2发送的卫星信号，并根据接收到的卫星信号所包含的轨道信息(具体而言，为上述星历数据和年历数据等)以及时刻信息(具体而言，为上述星期编号数据和Z计数数据等)进行定位计算。

此外，GPS接收机10在位置固定模式下，作为“定时信号生成部”发挥功能，接收从至少1个GPS卫星2发送的卫星信号，并根据接收到的卫星信号所包含的轨道信息和时刻信息以及所设定的接收点的位置信息，生成1PPS(1Pulse Per Second：1脉冲每秒)。1PPS(与基准时刻同步的定时信号的一例)是与UTC(世界标准时间)完全同步的脉冲信号，每1秒内包含1脉冲。这样，用于GPS接收机10生成定时信号的卫星信号包含轨道信息和时刻信息，由此能够生成与基准时刻准确同步的定时信号。

以下，详细叙述GPS接收机10的结构。

图3是示出图1所示的定时信号生成装置所具有的GPS接收机的结构例的框图。

图3所示的GPS接收机10构成为包含SAW(Surface Acoustic Wave：表面声波)滤波器11、RF处理部12、基带处理部13和温度补偿型石英振荡器(TCXO：TemperatureCompensated Crystal Oscillator)14。

SAW滤波器11进行从GPS天线50接收到的电波中提取卫星信号的处理。该SAW滤波器11构成为使1.5GHz频带的信号通过的带通滤波器。

RF处理部12构成为包含PLL(Phase Locked Loop：锁相环)121、LNA(Low NoiseAmplifier：低噪放大器)122、混频器123、IF放大器124、IF(Intermediate Frequency：中间频率)滤波器125和ADC(A/D转换器)126。

PLL 121生成将以几十MHz左右进行振荡的TCXO 14的振荡信号倍增为1.5GHz频带的频率后的时钟信号。

SAW滤波器11提取出的卫星信号由LNA 122进行放大。由LNA 122放大后的卫星信号在混频器123中与PLL 121输出的时钟信号进行混频，降频为中间频带(例如几MHz)的信号(IF信号)。由混频器123进行混频后的信号由IF放大器124放大。

通过混频器123的混频，与IF信号一起，还生成GHz级的高频信号，因此IF放大器124与IF信号一起，还对该高频信号进行放大。IF滤波器125使IF信号通过，并且去除该高频信号(准确地说，使其衰减到规定的电平以下)。通过IF滤波器125后的IF信号由ADC(A/D转换器)126转换为数字信号。

基带处理部13构成为包含：DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)131、CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)132、SRAM(Static Random AccessMemory：静态随机存取存储器)133和RTC(实时时钟)134，将TCXO 14的振荡信号作为时钟信号进行各种处理。

DSP 131和CPU 132在协同工作的同时根据IF信号对基带信号进行解调，取得导航消息所包含的轨道信息和时刻信息，进行通常定位模式的处理或位置固定模式的处理。

SRAM 133用于对所取得的时刻信息和轨道信息、根据规定的控制命令(位置设定用的控制命令)设定的接收点的位置信息、在位置固定模式等中使用的仰角掩码等进行存储。RTC 134生成用于进行基带处理的定时。该RTC 134利用来自TCXO 14的时钟信号来递增计数。

具体而言，基带处理部13进行如下处理(卫星搜索)：产生与各C/A码相同模式的本地码，取得基带信号所包含的各C/A码和本地码的相关。然后，基带处理部13调整本地码的产生定时，使得针对各本地码的相关值变为峰值，在相关值变为阈值以上的情况下，判断为与将该本地码设为C/A码的GPS卫星2同步(捕捉到GPS卫星2)。另外，在GPS中，采用了所有的GPS卫星2使用不同的C/A码发送同一频率的卫星信号的CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)方式。因此，能够通过判别接收到的卫星信号所包含的C/A码，检索可捕捉的GPS卫星2。

此外，基带处理部13为了取得捕捉到的GPS卫星2的轨道信息和时刻信息，进行将与该GPS卫星2的C/A码同一模式的本地码和基带信号进行混频的处理。在混频后的信号中，对包含捕捉到的GPS卫星2的轨道信息和时刻信息的导航消息进行解调。并且，基带处理部13进行取得导航消息所包含的轨道信息和时刻信息并存储到SRAM 133中的处理。

此外，基带处理部13接收规定的控制命令(具体而言，为模式设定用的控制命令)，设定为通常定位模式和位置固定模式中的任意一个。基带处理部13在通常定位模式下，使用SRAM 133所存储的4个以上的GPS卫星2的轨道信息和时刻信息进行定位计算。

此外，基带处理部13在位置固定模式下，使用SRAM 133所存储的1个以上的GPS卫星2的轨道信息、和SRAM 133所存储的接收点的位置信息输出高精度的1PPS。具体而言，基带处理部13在RTC 134的一部分中具有对1PPS的各脉冲的产生定时进行计数的1PPS计数器，使用GPS卫星2的轨道信息和接收点的位置信息，计算从GPS卫星2发送的卫星信号到达接收点为止所需的传播延迟时间，并根据该传播延迟时间将1PPS计数器的设定值变更为最佳值。

另外，基带处理部13在通常定位模式中，可以根据用定位计算得到的接收点的时刻信息输出1PPS，在位置固定模式中，只要能够捕捉多个GPS卫星2，则可以进行定位计算。

此外，基带处理部13输出包含定位计算结果的位置信息和时刻信息、以及接收状况(GPS卫星2的捕捉数、卫星信号的强度等)等各种信息的NMEA数据。

如以上所说明那样构成的GPS接收机10的动作通过图1所示的处理部(CPU)20进行控制。

处理部20(卫星信号接收控制装置的一例)对GPS接收机10发送各种控制命令来控制GPS接收机10的动作，并接收GPS接收机10输出的1PPS和NMEA数据来进行各种处理。另外，处理部20例如可以依照任意的存储器所存储的程序进行各种处理。

该处理部20构成为包含相位比较器21、环路滤波器22、DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)23、分频器24和GPS控制部25。另外，DSP 23和GPS控制部25可以由一个部件构成。

DSP 23(“位置信息生成部”的一例)进行如下处理：从GPS接收机10定期地(例如在每1秒)取得NMEA数据，将NMEA数据所包含的位置信息(GPS接收机10在通常定位模式下进行的定位计算的结果)汇集而生成规定时间内的统计信息，并根据该统计信息，生成接收点的位置信息。特别是，在将GPS接收机10在通常定位模式下的多个定位计算结果的众数(以下也简称作“众数”)或中位数(以下也简称作“中位数”)设为A、这多个定位计算结果的标准偏差设为σ时，DSP 23根据处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息。这里，DSP 23构成了“选择部”，该“选择部”从所述范围内选择由DSP 23生成接收点的位置信息时使用的值。此外，对于包含GPS接收机10和处理部20的结构，构成了生成定时信号的“定时信号生成装置”。另外，“选择部”(具有从A±σ/4的范围内选择1个值的功能的结构)的至少一部分可以与DSP 23分开地设置于处理部20的内部或外部。

GPS控制部25(接收控制部的一例)向GPS接收机10发送各种控制命令，控制GPS接收机10的动作。具体而言，GPS控制部25进行如下处理：向GPS接收机10发送模式设定用的控制命令，将GPS接收机10从通常定位模式切换为位置固定模式。此外，GPS控制部25进行如下处理：在将GPS接收机10从通常定位模式切换为位置固定模式前，向GPS接收机10发送位置设定用的控制命令，在GPS接收机10中设定DSP 23生成的接收点的位置信息。

分频器24将原子振荡器30输出的时钟信号(频率：f)f分频，输出1Hz的分频时钟信号。

相位比较器21对GPS接收机10输出的1PPS和分频器24输出的1Hz的分频时钟信号进行相位比较。经由环路滤波器22将相位比较器21的比较结果的相位差信号输入到原子振荡器30。环路滤波器22的参数由DSP 23设定。

分频器24输出的1Hz的分频时钟信号与GPS接收机10输出的1PPS同步，定时信号生成装置1将该分频时钟信号作为与UTC同步的频率精度极高的1PPS输出到外部。此外，定时信号生成装置1与1PPS同步地按每1秒将最新的NMEA数据输出到外部。

原子振荡器30是可输出利用了原子的能级跃迁的频率精度高的时钟信号的振荡器，例如广泛公知有使用了铷原子或铯原子的原子振荡器。作为原子振荡器30，例如能够使用利用了EIT(Electromagnetically Induced Transparency：电磁感应透明)现象(也被称作CPT(Coherent Population Trapping：相干布居俘获)现象)的原子振荡器或利用了光波微波双共振现象的原子振荡器等。定时信号生成装置1将原子振荡器30输出的频率为f的时钟信号也输出到外部。

原子振荡器30构成为能够根据环路滤波器22的输出电压(控制电压)对频率进行微调，如前所述，通过相位比较器21、环路滤波器22、DSP 23和分频器24，原子振荡器30输出的时钟信号与GPS接收机10输出的1PPS完全同步。即，基于相位比较器21、环路滤波器22、DSP 23和分频器24的结构作为使原子振荡器30输出的时钟信号与1PPS同步的“同步控制部”发挥功能。另外，原子振荡器30单体的频率温度特性不平坦，因此在原子振荡器30的附近配置有温度传感器40，DSP 23还进行如下处理：通过根据温度传感器40的检测值(检测温度)调整相位比较器21的输出电压，对原子振荡器30的频率温度特性进行温度补偿。

另外，当GPS接收机10无法接收卫星信号等状况(故障保持)发生时，GPS接收机10输出的1PPS的精度劣化、或者GPS接收机10停止1PPS的输出。在这样的情况下，处理部20可以停止使原子振荡器30输出的时钟信号与GPS接收机10输出的1PPS同步的处理而使原子振荡器30自行振荡。由此，定时信号生成装置1即使在GPS接收机10输出的1PPS的精度劣化的情况下，也能够输出基于原子振荡器30的自行振荡的频率精度高的1PPS。另外，即使替代原子振荡器30而使用双烤箱或单烤箱的恒温槽型石英振荡器(OCXO)，也能够输出基于自行振荡的频率精度高的1PPS。

以下，对通常定位模式和位置固定模式进行详细叙述。

图4是示出图3所示的GPS接收机在通常定位模式和位置固定模式下的处理过程的一例的流程图。

如图4所示，首先接通电源时(S10的“是”)，基带处理部13被初始化为通常定位模式，开始检索可捕捉的GPS卫星2的卫星搜索(S12)，并判断是否捕捉到了GPS卫星2(S14)。

具体而言，基带处理部13根据RF处理部12接收卫星信号并生成的IF信号对基带信号进行解调，并且产生与各卫星编号的C/A码同一模式的本地码，计算基带信号所包含的C/A码与各本地码的相关值。如果基带信号所包含的C/A码与本地码是相同的码，则相关值在规定的定时具有峰值，但如果是不同的码，则相关值不具有峰值而始终大致为零。基带处理部13以基带信号所包含的C/A码与本地码的相关值变为最大的方式对本地码的产生定时进行调整，如果相关值为规定的阈值以上，则判断为已捕捉到GPS卫星2。然后，基带处理部13将捕捉到的各GPS卫星2的信息(卫星编号等)存储到SRAM 133中。

基带处理部13在至少已捕捉到1个GPS卫星2的情况下，对从捕捉到的GPS卫星2发送的导航消息进行解调，开始导航消息所包含的各种信息的取得(S16)。

具体而言，基带处理部13分别对来自捕捉到的各GPS卫星2的导航消息进行解调来取得时刻信息和轨道信息等各种信息，并将所取得的信息存储到SRAM 133中。

接着，基带处理部13判断是否已取得4个以上的GPS卫星2的信息(S18)，在已取得的情况下，使用导航消息所包含的轨道信息、时刻信息等计算(定位计算)接收点的位置(S20)。

具体而言，基带处理部13从所捕捉的所有GPS卫星2中选择4个以上的GPS卫星2，从SRAM 133中读出所选择的GPS卫星2的轨道信息和时刻信息并进行定位计算。然后，基带处理部13将定位计算的结果(接收点的位置信息)和接收状况等各种信息存储到SRAM 133中。

基带处理部13判断是否为位置固定模式(S22)，反复步骤S18和S20的处理，直到变更为位置固定模式为止。

在变更为位置固定模式的情况下，基带处理部13判断是否已取得1个以上的GPS卫星2的信息(S24)，在已取得的情况下，使用通过处理部20设定的接收点的位置信息以及导航消息所包含的轨道信息、时刻信息等，计算接收点的时刻和卫星信号的传播延迟时间(S26)。

具体而言，基带处理部13从所捕捉的所有GPS卫星2中选择1个以上的GPS卫星2，从SRAM 133中读出所选择的GPS卫星2的时刻信息(Z计数数据等)，计算接收点的时刻(例如下一子帧的起始时刻)。并且，基带处理部13从SRAM 133中读出所选择的GPS卫星2的轨道信息来计算GPS卫星2的位置。而且，基带处理部13从SRAM 133中读出通过处理部20设定的接收点的位置信息，使用GPS卫星2的位置的计算结果和接收点的位置信息计算GPS卫星2与接收点之间的距离，并根据电波速度计算卫星信号的传播延迟时间。

接着，基带处理部13使用卫星信号的传播延迟时间(步骤S26的计算结果)对1PPS计数器的设定值进行更新(S28)。

具体而言，1PPS计数器是在计数到设定值为止时产生1PPS的脉冲的计数器，基带处理部13例如针对下一子帧的起始接收定时更新1PPS计数器的设定值，使得在卫星信号的传播延迟时间之前产生1PPS的最新脉冲。

而且，基带处理部13判断是否为通常定位模式(S30)，反复步骤S24～S28的处理，直到变更为通常定位模式为止，在变更为通常定位模式的情况下，转移到步骤S18。

图5是示出图3所示的GPS接收机中的1PPS输出的处理过程的一例的流程图。

如图5所示，在电源接通时(S50的“是”)，基带处理部13对RTC 134所具有的1PPS计数器的设定值进行初始化(S52)。

接着，基带处理部13判断是否为1PPS计数器的时钟边缘的定时(S54)，在该定时，判断1PPS计数器的计数值与设定值是否一致(S56)，在一致的情况下，输出1脉冲和NMEA数据(S58)。

具体而言，基带处理部13读出SRAM 133所存储的最新的各种信息，转换为NMEA格式的数据并输出。另外，1PPS计数器的设定值在上述图4的步骤S28中依次被更新。

接着，基带处理部13对1PPS计数器进行递增计数(S60)，然后转移到步骤S54。

另一方面，在1PPS计数器的时钟边缘的定时，1PPS计数器的计数值与设定值不一致的情况下，基带处理部13不进行步骤S58的处理，而转移到步骤S60，对1PPS计数器进行递增计数(S60)，然后转移到步骤S54。

图6是示出图1所示的定时信号生成装置的处理部进行的GPS接收机的控制的处理过程的一例的流程图。

如图6所示，在电源接通时(S100的“是”)，处理部20首先对定位计算结果的统计信息进行重置(S102)。

接着，处理部20判断是否经过了规定时间(S104)，直到经过规定时间为止，判断是否为GPS接收机10输出1PPS的脉冲的定时(S106)，在该每个定时，取得GPS接收机10输出的NMEA数据，并将GPS接收机10在通常定位模式下的定位计算结果追加到统计信息(S108)。

并且，当经过规定时间时，处理部20从定位计算结果的统计信息中，选择处于以众数或中位数为中心的规定范围内(上述A±σ/4的范围内)的值，在GPS接收机10中将该值设定为接收点的位置信息(S110)，进而将GPS接收机10设定为位置固定模式(S112)。

另外，步骤S108的规定时间越长，接收点的位置信息的精度越提高，因此步骤S108的规定时间例如优选设定为1日(24小时)左右。

为了表明这样的、设定处于A±σ/4的范围内的值作为接收点的位置信息带来的效果，使用GPS仿真器和GPS接收机(实际设备)进行了实验。在本实验中，在GPS仿真器中设定接收位置(纬度、经度、高度)、被捕捉的卫星数、卫星信号的强度来执行仿真，将GPS仿真器输出的信号输入到GPS接收机，在每1秒取得GPS接收机在通常定位模式下输出的位置信息(纬度、经度、高度)，并计算出其平均值、中位数、众数以及这各个值与真实位置(在GPS仿真器中设定的接收位置)之间的距离。

图7的(A)是示出GPS卫星的捕捉数多但接收强度小的情况下的定位计算结果的表，图7的(B)是示出GPS卫星的捕捉数少且接收强度小的情况下的定位计算结果的表。

另外，图7的(A)所示的定位计算结果是以GPS卫星的捕捉数为7～8、卫星信号的强度为－145dBm、定位时间为17小时的条件进行实验而得到的，上述条件假定了可捕捉足以进行定位计算的数量的GPS卫星、但卫星信号的强度小的接收环境。另一方面，图7的(B)所示的定位计算结果是以GPS卫星的捕捉数为3～5、卫星信号的强度为－145dBm、定位时间为16小时的条件进行实验而得到的，上述条件假定了卫星信号的强度弱、且不限于可捕捉足以进行定位计算的数量的GPS卫星的接收环境。

图7的(A)和图7的(B)所示的定位计算结果均按照与真实位置的距离从小到大的顺序，为众数、中位数、平均值。根据这样的结果可知，选择通过定位计算得到的位置的众数或者中位数，并在GPS接收机中设定为位置固定模式下的接收点的位置信息，由此与选择平均值的情况相比1PPS的精度提高。

即，当卫星信号的接收环境劣化时，多路径等引起的定位计算的误差增大，因此在设定了定位结果的平均值作为位置固定模式下的位置信息的情况下，误差增大的可能性高，但通过设定众数或中位数而难以受到误差大的定位结果的影响，因此能够提高位置固定模式下的1PPS的精度。

此外，使用通常定位模式下的定位结果计算应在位置固定模式下设定的位置信息，由此不受接收场所的限制，还能够降低成本。

如以上所说明那样，即使在接收环境劣化的情况下，也能够通过使用多个定位计算结果的众数或中位数生成接收点的位置信息，生成比使用多个定位计算结果的平均值生成接收点的位置信息的情况更准确的位置信息。其结果，不论接收环境如何，都能够稳定生成准确的定时信号。

这里，作为在生成接收点的位置信息时使用的值，可以将多个定位计算结果的众数或中位数直接设为接收点的位置信息，但即便使用接近众数或中位数的值(以众数或中位数为中心的规定的附近范围的值)，也能够生成比使用平均值的情况更准确的位置信息。以下说明该点。

图8是用于说明图7的(B)所示的情况下的定位计算结果的平均值、中位数以及众数与标准偏差之间的关系的表，图9是用于说明定位计算结果的平均值、中位数以及众数与标准偏差之间的关系的曲线图。

在将多个定位计算结果的众数或中位数设为A、这多个定位计算结果的标准偏差设为σ时，如图8和图9所示，处于A±σ/4的范围内的值相比这多个定位计算结果的平均值，更接近真实位置的值(真实值)。

因此，根据处于A±σ/4的范围内的值生成接收点的位置信息，由此即使定位计算的误差由于接收环境的劣化而增大，也难以受到多路径等不规则的数据那样的、误差较大的定位结果的影响，能够生成将多个定位计算结果的平均值用于接收点的位置信息生成的、比以往准确的定时信号。

这里，定位计算结果包含纬度、经度和高度的信息。因此，作为众数，分别存在与纬度相关的信息的众数、与经度相关的信息的众数以及与高度相关的信息的众数，同样，作为中位数，分别存在与纬度相关的信息的中位数、与经度相关的信息的中位数以及与高度相关的信息的中位数。此外，作为标准偏差，分别存在与纬度相关的信息的标准偏差、与经度相关的信息的标准偏差以及与高度相关的信息的标准偏差。在生成接收点的位置信息时，在分别针对与多个定位计算结果的纬度、经度以及高度相关的信息，将众数或中位数设为A、标准偏差设为σ时，使用处于A±σ/4的范围内的值即可。

另外，在针对与多个定位计算结果的纬度、经度以及高度中的一部分相关的信息，将众数或中位数设为A、标准偏差设为σ时，可以使用处于A±σ/4的范围内的值生成接收点的位置信息。该情况下，关于与剩余部分相关的信息，将通过其他手段得到的信息用于接收点的位置信息生成即可。例如，关于与纬度和经度相关的信息，可以使用处于A±σ/4的范围内的值，与高度相关的信息可以使用已知的值、或基于高度计的检测结果的值。

如上所述，DSP 23具有如下功能：从A±σ/4的范围内选择由DSP 23生成接收点的位置信息时使用的值。由此，DSP 23能够使用处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息。

作为DSP 23从A±σ/4的范围内选择值的方法，没有特别限定，例如可列举以下那样的第1方法和第2方法等。

在第1方法中，DSP 23(选择部)在将系数设为k时，在A±σ/4的范围内选择最接近k×A的值。由此，DSP 23能够比较简单地使用处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息。

此外，在第2方法中，DSP 23(选择部)在将众数和中位数的中间值设为B、系数设为K时，在A±σ/4的范围内选择最接近k×B的值。由此，DSP 23也能够比较简单地使用处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息。

这里，在k×A或k×B处于A±σ/4的范围内的情况下，可以由DSP 23将k×A或k×B直接用于接收点的位置信息生成，也可以由DSP 23将最接近k×A或k×B的定位计算结果用于接收点的位置信息生成。此外，在k×A或k×B处于A±σ/4的范围外的情况下，可以由DSP 23将A±σ/4的范围内的最接近k×A或k×B的值、即A+σ/4或A－σ/4用于接收点的位置信息生成，也可以由DSP 23将最接近A+σ/4或A－σ/4的定位计算结果用于接收点的位置信息生成。

此外，DSP 23优选能够调整上述系数k。由此，能够根据接收环境，将由DSP 23生成接收点的位置信息时使用的值最优化。上述调整可以根据定位计算结果自动进行，也可以经由设置于定时信号生成装置1的操作部(未图示)手动进行。

在根据定位计算结果自动进行上述调整的情况下，DSP 23根据GPS接收机10的多个定位计算结果的平均值、众数和中位数中的至少两个值，调整上述系数k。由此，能够使用定位计算结果，自动地根据接收环境，将由DSP 23生成接收点的位置信息时使用的值最优化。例如，将设定有众数与中位数的差分、众数与平均值的差分、中位数与平均值的差分、众数与中位数的比率、众数与平均值的比率或中位数与平均值的比率和系数k之间的对应关系的表预先存储到未图示的存储器(存储部)中，根据众数与中位数的差分、众数与平均值的差分、中位数与平均值的差分、众数与中位数的比率、众数与平均值的比率或中位数与平均值的比率的结果，使用上述表，对系数k进行调整。

此外，系数k优选处于0.7以上1.3以下的范围内。由此，能够减少k×A或k×B处于A±σ/4的范围外的情况。因此，能够根据接收环境，将由DSP 23生成接收点的位置信息时使用的值高精度地最优化。

如以上所说明那样，使用处于A±σ/4的范围内的值生成接收点的位置信息，由此即使定位计算的误差由于接收环境的劣化而增大，也难以受到误差较大的定位结果的影响，能够生成比以往准确的定时信号。

此外，在本实施方式中，能够通过使原子振荡器30输出的时钟信号与准确的1PPS同步，生成精度比原子振荡器30的精度高的时钟信号。而且，在GPS接收机10输出的1PPS的精度劣化、或者GPS接收机10停止了1PPS的输出的情况下(即，故障保持突发时)，停止使原子振荡器30输出的时钟信号与1PPS同步的处理并使原子振荡器30自行振荡，由此能够输出至少为原子振荡器30的频率精度的1PPS。

这样的定时信号生成装置1输出的1PPS精度极高，因此例如能够用作管理计算机的时间的时间服务器的时钟输入信号。

此外，原子振荡器30具有较高的长期频率稳定性。因此，通过使用原子振荡器30作为与定时信号同步的振荡器，即使长期处于无法接收卫星信号的状态，也能够生成高精度的定时信号。

<第2实施方式>

图10是示出本发明第2实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

本实施方式除了GPS天线、GPS接收机的数量以及处理部的结构不同以外，其他与上述第1实施方式相同。

此外，在以下的说明中，关于第2实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。此外，在图10中，对与上述实施方式相同的结构标注相同标号。

图10所示的定时信号生成装置1A构成为包含两个GPS接收机10A和10B、处理部(CPU)20A、原子振荡器30、温度传感器40以及两个GPS天线50A和50B。

如图10所示，GPS天线50A与GPS接收机10A连接，GPS接收机10A经由GPS天线50A接收从各GPS卫星2发送的卫星信号，进行与上述第1实施方式的GPS接收机10相同的各种处理。

同样，GPS天线50B与GPS接收机10B连接，GPS接收机10B经由GPS天线50B接收从各GPS卫星2发送的卫星信号，进行与上述第1实施方式的GPS接收机10相同的各种处理。

这里，两个GPS天线50A、50B设置于相同的场所(准确而言，是可以说实质相同的大致相同的场所)。因此，两个GPS接收机10A、10B输出相同或大致相同的位置信息。

处理部20A与第1实施方式的处理部20同样，包含相位比较器21、环路滤波器22、DSP 23、分频器24和GPS控制部25，还构成为包含选择开关26和故障判定部27。

故障判定部27进行分别判定GPS天线50A和GPS接收机10A的组、以及GPS天线50B和GPS接收机10B的组是否发生了故障的处理。例如，故障判定部27例如能够通过监视GPS天线50A、50B的输出电流来检测GPS天线50A、50B的故障，通过监视GPS接收机10A、10B的输出信号(1PPS和NMEA数据)来检测GPS接收机10A、10B的故障。

选择开关26根据故障判定部的判定结果，选择GPS接收机10A输出的1PPS和GPS接收机10B输出的1PPS中的任意一方并输出。将该选择开关26输出的1PPS输入到相位比较器21。

DSP 23进行如下处理：分别从GPS接收机10A、10B定期地(例如在每1秒)取得NMEA数据，将各NMEA数据所包含的位置信息(GPS接收机10A、10B在通常定位模式下进行的定位计算的结果)汇集而生成规定时间内的两个统计信息，并根据其各个平均值、众数或中位数，生成两个接收点的位置信息。

GPS控制部25向GPS接收机10A、10B发送各种控制命令，控制GPS接收机10A、10B的动作。具体而言，GPS控制部25进行如下处理：向GPS接收机10A、10B发送模式设定用的控制命令，将GPS接收机10A、10B从通常定位模式切换为位置固定模式。此外，GPS控制部25进行如下处理：在将GPS接收机10A、10B从通常定位模式切换为位置固定模式前，向GPS接收机10A、10B发送位置设定用的控制命令，分别在GPS接收机10A、10B中设定DSP 23生成的两个接收点的位置信息。

图11是示出图10所示的定时信号生成装置所具有的GPS接收机中的1PPS选择的处理过程的一例的流程图。

如图11所示，在电源接通时(S200的“是”)，处理部20A首先选择GPS接收机10A输出的1PPS作为原子振荡器30的振荡控制用的1PPS(输入到相位比较器21的1PPS)(S202)。

接着，处理部20A判定GPS接收机10A、10B的故障(S204)，判断是否仅GPS接收机10A发生了故障(S206)。

在步骤S206中判断为仅GPS接收机10A发生了故障的情况下，将原子振荡器30的振荡控制用的1PPS切换为GPS接收机10B输出的1PPS(S208)。然后，处理部20A判定GPS接收机10B的故障(S212)。

进而，判断GPS接收机10B是否发生了故障(S214)，在GPS接收机10B未发生故障的情况下，转移到步骤S212，反复步骤S212、S214，直到GPS接收机10B发生故障为止，另一方面，在GPS接收机10B发生了故障的情况下，将原子振荡器30切换为自行振荡(S216)。

另一方面，在步骤S206中判断为仅GPS接收机10A发生了故障以外的状态的情况下，处理部20A判断是否为GPS接收机10A、10B两方发生了故障(S210)，在GPS接收机10A、10B两方发生了故障以外的情况下，转移到步骤S214，反复步骤S204、S206、S210，直到GPS接收机10A、10B两方发生故障为止，另一方面，在GPS接收机10A、10B两方发生了故障的情况下，将原子振荡器30切换为自行振荡(S216)。

另外，处理部20A可以在GPS接收机10A、10B的一方或两方发生了故障的情况下，将用于通知故障的故障通知信号输出到外部。例如，如果将与该故障通知信号对应的信息显示在外部的监视器上，则用户能够识别故障并更换故障部件。

由此，第2实施方式的定时信号生成装置1A预先使GPS接收机10B与GPS接收机10A同样地动作，在GPS天线50A或GPS接收机10A发生了故障时，将输入到相位比较器21的1PPS从GPS接收机10A输出的1PPS迅速切换为GPS接收机10B输出的1PPS。另外，在本实施方式中，GPS接收机和GPS天线的组为两个，但也可以是3个以上。

如以上所说明那样，根据第2实施方式的定时信号生成装置1A，预先设置在相同场所设置的多个GPS天线50A、50B和分别对各GPS天线50A、50B接收到的卫星信号进行处理的多个GPS接收机10A、10B，检测选择中的GPS天线和GPS接收机的组的故障并切换为其他GPS天线和GPS接收机的组。因此，即使在选择中的GPS天线和GPS接收机的组发生了故障的情况下，也能够持续输出高精度的1PPS。

另外，第2实施方式的定时信号生成装置1A能够起到与上述第1实施方式的定时信号生成装置1起到的效果相同的效果。

<第3实施方式>

图12是示出本发明第3实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

本实施方式除了GPS天线、GPS接收机的数量以及处理部的结构不同以外，其他与上述第1实施方式相同。

此外，在以下的说明中，关于第3实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。此外，在图11中，对与上述实施方式相同的结构标注相同标号。

图12所示的定时信号生成装置1B构成为包含3个GPS接收机10A、10B、10C、处理部(CPU)20B、原子振荡器30、温度传感器40以及3个GPS天线50A、50B、50C。

如图12所示，GPS天线50A与GPS接收机10A连接，GPS接收机10A经由GPS天线50A接收从各GPS卫星2发送的卫星信号，进行与第1实施方式的GPS接收机10相同的各种处理。

同样，GPS天线50B与GPS接收机10B连接，GPS接收机10B经由GPS天线50B接收从各GPS卫星2发送的卫星信号，进行与第1实施方式的GPS接收机10相同的各种处理。

同样，GPS天线50C与GPS接收机10C连接，GPS接收机10C经由GPS天线50C接收从各GPS卫星2发送的卫星信号，进行与第1实施方式的GPS接收机10相同的各种处理。

本实施方式与第2实施方式不同，3个GPS天线50A、50B、50C设置于相互不同的场所。因此，3个GPS接收机10A、10B、10C输出相互不同的位置信息。例如，如果3个GPS天线50A、50B、50C分别设置于建筑物的北侧、南侧、东侧等，则卫星信号的接收状况分别不同，根据时间段，最容易接收卫星信号的GPS天线发生变化。因此，伴随时间的经过，GPS接收机10A、10B、10C分别输出的1PPS的精度的优劣顺序也发生变化。

处理部20B与第1实施方式同样地包含相位比较器21、环路滤波器22、DSP 23、分频器24和GPS控制部25，还构成为包含选择开关26。

DSP 23进行如下处理：分别从GPS接收机10A、10B、10C定期地(例如在每1秒)取得NMEA数据，将各NMEA数据所包含的位置信息(GPS接收机10A、10B、10C在通常定位模式下进行的定位计算的结果)汇集而生成规定时间内的3个统计信息，并根据其各个众数或中位数，生成3个接收点的位置信息。

此外，DSP 23根据分别从GPS接收机10A、10B、10C取得的NMEA数据所包含的规定的参数信息(例如捕捉到的GPS卫星的数量和卫星信号的接收强度等)，比较GPS接收机10A、10B、10C输出的1PPS的精度(与UTC(世界标准时间)的1秒的同步精度)。例如，如果捕捉到的GPS卫星的数量相同，则卫星信号的接收强度越大，DSP 23可判定为1PPS的精度越高，如果接收强度为相同程度，则捕捉到的GPS卫星的数量越多，DSP 23可判定为1PPS的精度越高。

选择开关26根据DSP 23的比较结果，选择GPS接收机10A输出的1PPS、GPS接收机10B输出的1PPS和GPS接收机10C输出的1PPS中的任意一个并输出。将该选择开关26输出的1PPS输入到相位比较器21。

此外，在本实施方式中，DSP 23在控制选择开关26来选择了1PPS后，监视输出所选择的1PPS的GPS接收机输出的NMEA数据，在与上次的差分大于阈值的情况下，再次进行比较GPS接收机10A、10B、10C输出的1PPS的精度的处理。

GPS控制部25向GPS接收机10A、10B、10C发送各种控制命令，控制GPS接收机10A、10B、10C的动作。在本实施方式中，GPS控制部25进行如下处理：向GPS接收机10A、10B、10C发送模式设定用的控制命令，将GPS接收机10A、10B、10C从通常定位模式切换为位置固定模式。此外，GPS控制部25进行如下处理：在将GPS接收机10A、10B、10C从通常定位模式切换为位置固定模式前，向GPS接收机10A、10B、10C发送位置设定用的控制命令，分别在GPS接收机10A、10B、10C中设定DSP 23生成的3个接收点的位置信息。

图13是示出图12所示的定时信号生成装置所具有的GPS接收机中的1PPS选择的处理过程的一例的流程图。

如图13所示，在电源接通时(S300的“是”)，处理部20B判断是否经过了规定时间(S302)，直到经过规定时间为止，在经过了规定时间的情况下，首先根据GPS接收机10A、10B、10C分别输出的NMEA数据，比较GPS接收机10A、10B、10C分别输出的1PPS的精度(S304)。

接着，处理部20B选择最高精度的1PPS作为原子振荡器30的振荡控制用的1PPS(输入到相位比较器21的1PPS)(S306)。

然后，处理部20B计算输出所选择的1PPS的GPS接收机新输出的NMEA数据与上次的NMEA数据的差分(S308)。

然后，处理部20B判断在步骤S308中计算出的差分是否大于阈值(S310)，在上述差分为阈值以下的情况下，转移到步骤S308，反复步骤S308的处理和步骤S310的判断，直到上述差分大于阈值为止，另一方面，在上述差分大于阈值的情况下，转移到步骤S304，再次进行上述步骤S304之后的处理。

由此，第3实施方式的定时信号生成装置1B预先使分别与设置于相互不同的场所的3个GPS天线50A、50B、50C连接的3个GPS接收机10A、10B、10C同样地动作，选择精度最高的1PPS作为输入到相位比较器21的1PPS，当判断为选择中的1PPS的精度劣化时，再次重新选择精度最高的1PPS。另外，在本实施方式中，GPS接收机和GPS天线的组为3个，但也可以是两个或4个以上。

如以上所说明那样，根据第3实施方式的定时信号生成装置1B，预先设置在相互不同的场所设置的多个GPS天线50A、50B、50C和分别对各GPS天线50A、50B、50C接收到的卫星信号进行处理的多个GPS接收机10A、10B、10C，从多个GPS接收机输出的多个1PPS中选择精度最高的1PPS并输出。因此，即使接收强度、可见卫星的数量、多路径等接收环境随时间的经过而发生变化，也能够持续输出高精度的1PPS。

另外，第3实施方式的定时信号生成装置1B能够起到与上述第1实施方式的定时信号生成装置1起到的效果相同的效果。

<第4实施方式>

图14是示出本发明第4实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

本实施方式除了替代原子振荡器而具有石英振荡器并且搭载有电池以外，与上述第1实施方式相同。

此外，在以下的说明中，关于第4实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。此外，在图中，对与上述实施方式相同的结构标注相同标号。

图示的定时信号生成装置1C具有石英振荡器30C和电池60。

石英振荡器30C构成为能够根据环路滤波器22的输出电压(控制电压)对频率进行微调，通过相位比较器21、环路滤波器22、DSP 23和分频器24，石英振荡器30C输出的时钟信号与GPS接收机10输出的1PPS完全同步。

石英振荡器30C小型且低功耗。因此，通过使用石英振荡器30C作为与定时信号同步的振荡器，能够实现定时信号生成装置1C的小型化和低功耗。此外，如果使用恒温槽型石英振荡器作为石英振荡器30C，则即使长期处于无法接收卫星信号的状态，也能够生成高精度的定时信号。另外，可以替代石英振荡器30C而使用上述第1实施方式的原子振荡器30。

电池60向定时信号生成装置1C的各部分供给电力。由此，能够利用来自电池60的电力供给来驱动定时信号生成装置1C的各部分。因此，即使是没有外部电源那样的场所，也能够设置定时信号生成装置1C。

2.电子设备

接着，对本发明的电子设备的实施方式进行说明。

图15是示出本发明的电子设备的实施方式的框图。

图15所示的电子设备300构成为包含定时信号生成装置310、CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)320、操作部330、ROM(Read Only Memory：只读存储器)340、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)350、通信部360和显示部370。

定时信号生成装置310是例如上述第1实施方式至第4实施方式中的任意一个定时信号生成装置(1、1A、1B或1C)，如之前所说明那样，接收卫星信号来生成高精度的定时信号(1PPS)并输出到外部。由此，能够实现更低成本且可靠性高的电子设备300。

CPU 320依照存储在ROM 340等中的程序进行各种计算处理和控制处理。具体而言，CPU 320与定时信号生成装置310输出的定时信号(1PPS)或时钟信号同步地，进行计时处理、与来自操作部330的操作信号对应的各种处理、为了与外部进行数据通信而控制通信部360的处理、发送用于使各种信息显示在显示部370上的显示信号的处理等。

操作部330是由操作键、按钮开关等构成的输入装置，将与用户操作对应的操作信号输出到CPU 320。

ROM 340存储有用于使CPU 320进行各种计算处理和控制处理的程序和数据等。

RAM 350被用作CPU 320的工作区域，暂时存储从ROM 340读出的程序和数据、从操作部330输入的数据、CPU 320依照各种程序执行的运算结果等。

通信部360进行用于建立CPU 320与外部装置之间的数据通信的各种控制。

显示部370是由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等构成的显示装置，根据从CPU 320输入的显示信号显示各种信息。可以在显示部370上设置作为操作部330发挥功能的触摸面板。

作为这种电子设备300，可考虑各种电子设备，没有特别限定，例如可列举实现与标准时刻的同步的时刻管理用服务器(时间服务器)、进行时间戳的发行等的时刻管理装置(时间戳服务器)、基站等的频率基准装置等。

3.移动体

图16是示出本发明的移动体的实施方式的图。

图16所示的移动体400构成为包含定时信号生成装置410、汽车导航装置420、控制器430、440、450、电池460和备用电池470。

作为定时信号生成装置410，可应用上述各实施方式的定时信号生成装置1。定时信号生成装置410例如在移动体400移动过程中，以通常定位模式实时进行定位计算并输出1PPS、时钟信号和NMEA数据。此外，定时信号生成装置410例如在移动体400停止过程中，以通常定位模式进行了多次定位计算后，设定多次定位计算结果的众数或中位数作为当前的位置信息，在位置固定模式下输出1PPS、时钟信号和NMEA数据。

汽车导航装置420与定时信号生成装置410输出的1PPS和时钟信号同步地，使用定时信号生成装置410输出的NMEA数据，将位置、时刻以及其他各种信息显示在显示器上。

控制器430、440、450进行发动机系统、制动系统、无匙门禁系统等的各种控制。控制器430、440、450可以与定时信号生成装置410输出的时钟信号同步地进行各种控制。

本实施方式的移动体400通过具有定时信号生成装置410，无论在移动过程中还是停止过程中都能够确保较高的可靠性。

作为这样的移动体400，可以考虑各种移动体，例如可列举出汽车(也包含电动汽车)、喷气式飞机或直升飞机等飞机、船舶、火箭、人造卫星等。

以上，根据图示的实施方式对本发明的位置信息生成装置、定时信号生成装置、电子设备以及移动体进行了说明，但是本发明不限于此。

此外，本发明可以置换为发挥与上述实施方式相同功能的任意结构，此外，还可以附加任意结构。

此外，本发明可以适当组合上述各实施方式的任意结构彼此。

此外，例如在上述第3实施方式的定时信号生成装置中，与第2实施方式同样，可以对GPS天线和GPS接收机的各组分别设置备用的组。

此外，在上述各实施方式中，列举利用了GPS的定时信号生成装置为例，但也可以利用GPS以外的全球导航卫星系统(GNSS)，例如伽利略、GLONASS等。

Claims (15)

1.一种位置信息生成装置，其特征在于，该位置信息生成装置具有：

定位计算部，其根据卫星信号进行定位计算；以及

位置信息生成部，其在将所述定位计算部的多个定位计算结果的众数或中位数设为A、所述多个定位计算结果的标准偏差设为σ时，根据处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息。

2.一种定时信号生成装置，其特征在于，该定时信号生成装置具有：

定位计算部，其根据卫星信号进行定位计算；

位置信息生成部，其在将所述定位计算部的多个定位计算结果的众数或中位数设为A、所述多个定位计算结果的标准偏差设为σ时，根据处于A±σ/4的范围内的值，生成接收点的位置信息；以及

定时信号生成部，其根据来自至少一个位置信息卫星的卫星信号和所述接收点的位置信息，生成定时信号。

3.根据权利要求2所述的定时信号生成装置，其中，

所述定时信号生成装置具有选择部，所述选择部从所述范围内选择由所述位置信息生成部生成所述接收点的位置信息时使用的所述值。

4.根据权利要求3所述的定时信号生成装置，其中，

所述选择部在将系数设为k时，在A±σ/4的范围内选择最接近k×A的值。

5.根据权利要求3所述的定时信号生成装置，其中，

所述选择部在将所述众数和所述中位数的中间值设为B、系数设为K时，在A±σ/4的范围内选择最接近k×B的值。

6.根据权利要求4所述的定时信号生成装置，其中，

所述选择部能够调整所述系数k。

7.根据权利要求6所述的定时信号生成装置，其中，

所述选择部根据所述定位计算部的所述多个定位计算结果的平均值、众数和中位数中的至少两个值，调整所述系数k。

8.根据权利要求4所述的定时信号生成装置，其中，

所述系数k处于0.7以上1.3以下的范围内。

9.根据权利要求2所述的定时信号生成装置，其中，

在所述定时信号生成部生成所述定时信号时使用的所述卫星信号包含轨道信息和时刻信息。

10.根据权利要求2所述的定时信号生成装置，其中，该定时信号生成装置具有：

输出时钟信号的振荡器；以及

使所述时钟信号与所述定时信号同步的同步控制部。

11.根据权利要求10所述的定时信号生成装置，其中，

所述振荡器是石英振荡器。

12.根据权利要求10所述的定时信号生成装置，其中，

所述振荡器是原子振荡器。

13.根据权利要求2所述的定时信号生成装置，其中，该定时信号生成装置具有电池。

14.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求2所述的定时信号生成装置。

15.一种移动体，其特征在于，该移动体具有权利要求2所述的定时信号生成装置。