CN106918824A - 卫星电波接收装置、电波表以及编码信号取得方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星电波接收装置、电波表以及编码信号取得方法。卫星电波接收处理部(60)具备接收从卫星发送的包含编码信号的电波的前端(60a)、从接收到的电波取得编码信号的基带部(64)，基带部识别对编码信号进行扩频的伪随机编码串及其发送周期内的相位，并识别与发送周期对应的每段时间的编码信号的编码种类，对照识别出的编码种类的排列和能够设想作为编码种类的排列而出现的多个对照排列，根据对照结果满足预定条件的对照排列来识别编码信号中各编码的开头定时，并与识别出的开头定时同步地识别各编码。

Description

卫星电波接收装置、电波表以及编码信号取得方法

技术领域

本发明涉及一种卫星电波接收装置、电波表以及编码信号取得方法。

背景技术

以往存在具有如下功能的电子表(电波表)：接收包含日期时间信息的电波来取得日期时间信息，修正计数的日期时间。在电波表中定期且自动地进行这样的日期时间修正，从而不需要用户进行修正动作就能够维持大致准确的日期时间的计数、显示。

成为这样的电波表的接收对象的电波中，包括从涉及GNSS(Global NavigationSatellite System，全球导航卫星系统)的各种测位系统例如美国的GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)的测位卫星发送的电波。来自测位卫星的电波能够在可看到天空的地球上的广泛范围内接收，因此优选用于在世界各地调整日期时间。来自该测位卫星的发送电波中，发送根据测位卫星而决定的、以预定格式被编码的信号(编码信号；导航消息)，并通过按照格式解读该编码信号来取得日期时间信息。

从这些测位卫星发送的编码信号，通过按照每个测位卫星使用不同的伪随机编码来调制相位而被扩频。在GPS中的测位卫星(记作GPS卫星)中，通过1msec周期的伪随机编码串(C/A码)，每20msec(50Hz)被发送的各编码分别以20个周期量的C/A码被进行相位调制(扩频)。识别出接收电波中的C/A码及其相位后，为了解读导航消息，需要识别各编码的开头位置(编码同步点)，即识别与20个周期中的哪个周期的C/A码同步地改变编码。

在电波表中，与日期时间的计数、显示涉及的处理相比，电波的接收处理的负荷非常大。尤其在要求小型化、轻型化的腕表等便携性电子表中，由于所搭载的电池的重量的限制等，存在难以进行长时间的接收处理、在短时间内重复进行接收处理的问题。另一方面，在接收强度低等情况下，这样的同步点的识别经常失败，因此存在有时无法在短时间内结束的问题。

与此相对，例如在日本专利文献日本特开2007-187462号公报中记载了如下技术：针对在GPS卫星中的L1频带的发送电波中进行相位调制(扩频)的C/A码、以及在L2频带的发送电波中进行扩频的P编码，并行进行同步点的识别来提高同步精度，由此在短时间内完成同步点的识别。

然而，在现有技术中，由于并行进行多个识别处理，处理负荷增大。即，存在如下课题：在接收卫星电波时，无法在抑制同步点的识别所引起的负荷增大的同时，在短时间内可靠地从接收到的卫星电波取得编码信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在抑制负荷增大的同时，从接收到的卫星电波中容易且在短时间内取得编码信号的卫星电波接收装置、电波表、编码信号识别方法以及程序。

为了实现上述目的，本发明提供一种卫星电波接收装置，其具备：

接收机，其接收从卫星发送的包含代码信号的电波；以及

解调器，其从接收到的电波取得上述代码信号，

上述解调器进行如下处理：

识别对上述代码信号进行扩频的伪随机代码串及其发送周期内的相位；

识别与上述发送周期对应的每段时间的上述代码信号的代码种类；

对照识别出的代码种类的排列与能够设想作为该代码种类的排列而出现的多个对照排列，根据该对照的结果满足预定条件的上述对照排列来识别上述代码信号中的各代码的开头定时；

与识别出的该开头定时同步地对各代码进行识别。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电子表的功能结构的框图。

图2是对从GPS卫星发送的导航消息进行说明的图。

图3是表示跟踪部的结构的框图。

图4是表示20ms同步电路的结构的框图。

图5是表示从复制代码生成部输出的20种编码串的图表。

图6是通过本实施方式的电子表执行的信息取得处理的流程图。

图7是通过卫星电波接收处理部执行的信息接收处理的流程图。

图8是编码同步点确定处理的流程图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的电波表的实施方式即电子表1的功能结构的框图。

该电子表1是能够接收来自测位卫星(卫星)，至少来自美国的GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)的测位卫星(以下，称为GPS卫星)的电波并对信号(编码信号)进行解调，取得日期时间信息的电波表。

电波表1具备主CPU41(Central Processing Unit，中央处理单元)、ROM42(ReadOnly Memory，只读存储器)、RAM43(Random Access Memory，随机存取存储器)、振荡电路44、分频电路45、计时电路46(计时部)、显示部47(显示部)、显示驱动器48、操作部49、电力供给部50、作为卫星电波接收装置的卫星电波接收处理部60和天线AN等。

主CPU41进行各种运算处理，统一控制电子表1的整体动作。主CPU41从ROM42读出控制程序并加载到RAM43中，进行日期时间的显示、各种功能所涉及的运算控制或显示等各种动作处理。此外，主CPU41使卫星电波接收处理部60动作来接收来自测位卫星的电波，取得通过该卫星电波接收处理部60根据接收内容求出的日期时间信息、位置信息。

ROM42是掩模ROM(Mask ROM)或能够改写的非易失性存储器等，存储有控制程序、初始设定数据。控制程序中包括用于从测位卫星取得各种信息的各种处理的控制所涉及的程序421。

RAM43是SRAM或DRAM等易失性存储器，向主CPU41提供作业用存储器空间来存储临时数据，并且存储各种设定数据。各种设定数据中包括电子表1的日期时间的计数、显示所涉及的地方时间设定，即与时区相关的归属地城市设定或与有无夏令时的应用相关的设定。也可以将存储在RAM43中的各种设定数据的一部分或全部存储在非易失性存储器中。

振荡电路44生成并输出预先决定的预定的频率信号。例如该振荡电路44使用水晶振荡器。

分频电路45将从振荡电路44输入的频率信号分频为计时电路46、主CPU41利用的时钟信号的频率的信号并输出。也可以根据主CPU41的设定来变更该输出信号的频率。

计时电路46对从分频电路45输入的预定的频率信号(时钟信号)的输入次数进行计数并相加到初始值来计数当前的日期时间。作为计时电路46，既可以通过软件使RAM中存储的值变化，或者也可以具备专用的计时器电路。没有对计时电路46计数的日期时间进行特别限定，是从预定的定时开始的累积时间、UTC日期时间(世界协调时间)、或预先设定的归属地城市的日期时间(地方时间)等中的任一个。此外，并非一定需要以年月日、时分秒的形式保存该计时电路46计数的日期时间本身。从分频电路45向计时电路46输入的时钟信号中可以包括与准确的时间经过的些许偏差。计时电路46计数的日期时间的每一天的偏差的大小(快慢差率：rate)随着工作环境，例如温度而变化，但通常为±0.5秒以内。

显示部47例如具备液晶显示器(LCD)或有机EL(Electro-Luminescent，电致发光)显示器等显示画面，通过点阵方式和段码(segment)方式中的某种或它们的组合来进行日期时间、各种功能所涉及的数字显示动作。

显示驱动器48根据来自主CPU41的控制信号将与显示画面的种类对应的驱动信号输出到显示部47，在显示画面上进行显示。

操作部49接受用户进行的输入操作，将与该输入操作对应的电信号作为输入信号输出到主CPU41。例如，该操作部49包括按钮开关或表冠开关。

或者，也可以与显示部47的显示画面重叠地设有触摸传感器，使显示画面作为输出与用户对该触摸传感器的接触动作所涉及的接触位置或接触方式的检测所对应的操作信号的触摸面板发挥功能，从而将显示部47和操作部49设为一体。

电力供给部50具备电池，以预定的电压向各部供给电波表1的动作涉及的电力。作为电力供给部50的电池，在此使用太阳能面板和二次电池。太阳能面板通过入射的光产生电动势并向主CPU41等各部进行电力供给，并且在产生了剩余电力的情况下，将该电力储蓄到二次电池中。另一方面，因从外部向太阳能面板的入射光量而可发电的电力相对于消耗电力不足的情况下，从二次电池向各部供给电力。或者，作为电池也可以使用纽扣型干电池等一次电池。

卫星电波接收处理部60调谐至经由天线AN从测位卫星发送的包含被编码的信号(编码信号)的电波，识别对该编码信号进行扩频的C/A码(伪随机编码串)及其相位并捕捉信号。卫星电波接收处理部60对该捕捉到的编码信号进行解调，识别编码串并进行必要的处理，取得所希望的信息。卫星电波接收处理部60具备LNA61(低噪放大器)、BPF62(窄频滤波器)、RF部63、基带部64(解调器)和振荡电路65等。

RF部63将接收到的电波信号(RF信号)变换为中间频带的信号(IF信号)后，以预定的采样频率进行数字变换。通过天线AN接收到的预定频带，在此例如来自GPS卫星的L1频带(1.57542GHz)的RF信号被高增益的LNA61放大，通过SAW滤波器(表面弹性波滤波器)等BPF62选择性地仅使接收目标的频宽通过，输入到RF部63。LNA61、BPF62以及RF部63构成卫星电波接收处理部60的前端60a(接收机)。

RF部63具备混频器631、LPF632(低通滤波器)、ADC633(模拟数字变换器)和分频电路634等。

分频电路634作为局部振荡器而工作，将从振荡电路65输入的预定频率的时钟信号分频为适当频率的信号，并输入到混频器631。

混频器631混合从BPF62输入的RF信号和从分频电路634输入的分频后的时钟信号，将RF信号变换为IF信号。

LPF632选择性地使IF信号中的与接收对象的频率信号对应的范围的信号通过。来自测位卫星的电波，因该测位卫星与接收位置的相对速度，基于多普勒效应接收频率偏移，因此接收频率可以在针对发送频率(L1频带)假定的偏移量的范围内变更。

ADC633以预定的采样频率将通过了LPF632的信号变换为数字离散值。在此，ADC633以与IF信号的频率对应的频率(即，C/A码的各编码(码片)的发送频率(1023kHz))以上的采样频率取得数字离散值，并输出到基带部64的捕捉部641或跟踪部642。

基带部64对被数字离散值化的IF信号数据进行处理来取得并算出所希望的信息。

基带部64具备捕捉部641(捕捉部)、跟踪部642(编码种类判别部、编码同步检测部、编码识别部)、C/A码生成部643、分频电路644、模块CPU645和存储部646(存储部)等。

模块CPU645根据来自主CPU41的控制信号或设定数据的输入来控制卫星电波接收处理部60的动作。模块CPU645从存储部646读出必要的程序或设定数据，使RF部63和基带部64的各部动作，解调(逆扩频以及各编码的识别)接收到的来自各测位卫星的电波来取得时期时间信息、位置信息。该模块CPU645除了对解调后的编码信号进行解码来取得所希望的信息外，还可以不进行解码而按照导航消息格式将解调后的编码串与预先设定的比较对照用的编码串进行比较对照来进行一致检测，由此识别接收内容及其定时。

存储部646有闪速存储器或EEPROM(Electrically Erasable and ProgrammableRead Only Memory，电可擦除可编程只读存储器)等各种非易失性存储器、RAM。在存储部646的非易失性存储器中存储测位或日期时间信息的取得所涉及的各种程序646a、设定数据、测位以及日期时间信息取得的历史。存储于非易失性存储器的数据包括各测位卫星的精密轨道信息(星历)、预测轨道信息(历书)、上次的测位日期时间及位置、用于编码识别所涉及的检验的BER存储部646b(Bit error rate，误码率，误识别发生率)。在此，在BER存储部646b中存储有分别与卫星电波的多个阶段的接收强度相对应的误码率的数据(接收强度与误码率的对应关系)。此外，RAM向卫星电波接收处理部60中的模块CPU645提供作业用存储器空间，存储各种临时数据。

捕捉部641针对从RF部63输入的IF信号的数字离散值，在与各测位卫星的各相位中的C/A码之间分别计算出相关值来检测出其峰值，由此识别所接收的测位卫星的种类，即C/A码和该C/A码的相位。在该捕捉动作中例如使用匹配滤波器，对多个测位卫星的C/A码同时并列地算出相关值。

跟踪部642维持识别出的测位卫星的C/A码及其相位，持续取得与来自该测位卫星的导航消息相关的编码信号。跟踪部642取得接收信号中的C/A码的相位与从C/A码生成部643输入的C/A码的相位的差值信息并进行反馈，一边对相位偏移进行微调整，一边对接收电波进行逆扩频、解调来识别各编码(消息编码)。与能够并列处理的测位卫星的数量对应地并列设置多个跟踪部642的各结构。在后面详细叙述该跟踪部642的结构。

C/A码生成部643预先保持可成为接收对象的测位卫星的C/A码的码片排列信息，依次生成成为接收候补的测位卫星或识别出的测位卫星的C/A码，以适当的速度选择性地向捕捉部641和跟踪部642的某一个输出。C/A码生成部643能够对捕捉部641和跟踪部642同时生成与多个测位卫星相关的C/A码且并列地输出。此外，如后所述，向跟踪部642输出的C/A码可以按照来自跟踪部642的控制信号变更相位。

分频电路644向基带部64的各部供给预定的时钟信号。分频电路644生成的时钟信号例如用于生成对向跟踪部642输入的IF信号进行IQ分离而得的I相信号(In-phase)以及Q相信号(Quadrature-phase)。

基带部64的各部，尤其是捕捉部641和跟踪部642具备专用硬件结构(处理器)，从而能够高效地进行处理，但作为处理器的CPU也可以通过软件控制来进行各部的功能动作的一部分或全部。

该卫星电波接收处理部60从电力供给部50直接被供给电力，通过主CPU41的控制信号切换其启动和关闭。即，卫星电波接收处理部60在进行来自测位卫星的电波接收和日期时间取得或测位所涉及的计算动作的期间以外，与始终动作的主CPU41等独立地被切断电力供给。

接着，对从GPS卫星发送的导航消息的格式进行说明。

在GNSS中，通过将多个测位卫星分散配置在多个轨道上，能够从观测地点同时接收多个不同的测位卫星的发送电波，从而从4个以上的测位卫星(假定为地表面时是3个)取得从该能够接收的测位卫星发送的该测位卫星的当前位置所涉及的信息或日期时间信息，使用这些取得数据、取得定时的偏差即来自各测位卫星的传播时间(距离)的差，能够决定三维空间中的位置坐标和日期时间。此外，即使仅取得来自一个测位卫星的日期时间信息，也能够在来自该测位卫星的传播时间的误差范围(不到100msec程度)内取得当前的日期时间。

在测位卫星中生成表示与日期时间相关的信息、与卫星的位置相关的信息、卫星的健康状态等状态信息等的二进制编码的排列(导航消息)，该导航消息在通过每个测位卫星所固有C/A码(伪随机噪声)被相位调制(BPSK)而被扩频并被发送。对每个测位系统决定了这些编码信号的格式(导航消息的格式)。

图2是对从GPS卫星发送的导航消息进行说明的图。

在GPS中，从各GPS卫星分别发送合计25页的30秒单位的帧数据，由此以12.5分钟的周期输出全部数据。在GPS中，对每个GPS卫星使用固有的C/A码，该C/A码在1.023MHz下排列1023个编码(码片)并以1msec周期(发送周期)重复。构成导航消息的编码串的各编码(消息编码)的发送时间为20msec，即C/A码的20个周期的长度，消息编码的开头定时与C/A码的发送周期的开头定时同步。

排列30个该消息编码而构成0.6秒的字(WORD)，通过10个WORD构成6秒周期的子帧。并且，5个子帧的数据构成1个帧量的数据。各子帧的开头，即第1个字的开头包括包含作为固定的编码串的前导的TLM(telemetry word：遥测码)，能够用于编码串的同步。此外，在第2个字中包括包含日期时间信息的HOW(hand over word转换码)，用于取得日期时间信息。在第2个以后的子帧中包含测位卫星的轨道信息，在进行当前位置的确定(测位)时使用这些信息。

接着，说明在本实施方式的电子表1中用于从接收到的卫星电波得到导航消息的结构。

图3是表示跟踪部642的结构的框图。

跟踪部642具备IQ变换部6421、相位控制部6422和编码输出部6423等。

IQ变换部6421将IF信号分离为I相信号和Q相信号并输出。IQ变换部6421具有2个混频器6421a、6421b、90度移相器6421c和NCO6421d(数值控制振荡器)等。通过混频器6421a，在以ADC633的采样频率取得并输入的IF信号中混合根据从分频电路644输入的IF频率的时钟信号从NCO6421d输出的正弦波信号来生成并输出I相信号。此外，IQ变换部6421通过90度移相器6421c使从NCO6421d输出的正弦波信号进行移相而成为余弦波信号后，通过混频器6421b与IF信号混合来生成并输出Q相信号。

相位控制部6422对输入的I相信号和Q相信号分别使用所识别的相位的C/A码(码片)以及在其前后偏离了预定距离(例如±0.5码片)的相位的码片，计算这3个相位的C/A码与I相信号和Q相信号的相关值，由此检测出相位偏差并进行反馈。

相位控制部6422具有针对I相信号的3个混频器6422a～6422c、分别与它们对应的LPF6422d～6422f、针对Q相信号的3个混频器6422g～6422i、分别与它们对应的LPF6422j～6422l、3比特移位寄存器6422m、环路滤波器6422n和差值计算部6422o等。

捕捉到的测位卫星的C/A码由C/A码生成部643生成，在相对于所识别的相位成为上述预定间隔前的相位的定时，1比特1比特地依次输入到3比特移位寄存器6422m中。所输入的编码数据以该预定间隔被移动到第2比特的位置，进而被移动到第3比特的位置。即，这些存储于3比特移位寄存器6422m中的3比特的编码分别为所识别的相位的预定间隔前的时间的编码(Early Phase)、所识别的相位的编码(Punctual Phase)、以及所识别的相位的预定间隔后的时间的编码(Late Phase)这3个。

这3个编码分别通过混频器6422a～6422c与I相信号混合，此外，通过混频器6422g～6422i与Q相信号混合。混频器6422a～6422c的输出信号分别被输入到LPF6422d～6422f，被变换为与C/A码的1个周期对应的约1ms的平均值(编码平均值)。此外，混频器6422g～6422i的输出信号分别被输入到LPF6422j～6422l，同样地被变换为约1ms的平均值。另外，也可以是求出相加值的结构，而不是求出平均值的结构。

混合了3个码片中超前相位(Early Phase)的码片和IF信号的混频器6422a、6422g的输出信号的编码长度平均值即信号IE、QE以及混合了滞后相位(Late Phase)的码片和IF信号的混频器6422c、6422i的输出信号的编码长度平均值即信号IL、QL分别被输入到差值计算部6422o。C/A码在相位相等的情况下，自相关为最大(相关系数为“1”)，当相位发生偏离时，相关性急剧下降而相关系数接近“0”。来自测位卫星的电波的传播时间根据测位卫星与接收位置的相对距离而变化，因此也随之发生相位偏离。在该相位控制部6422中计算出表示涉及超前相位的信号的相关值的值(IE2+QE2)与表示涉及滞后相位的信号的相关值的值(IL2+QL2)之间的差值，由此检测出相对于所比较的3个码片的实际的IF信号的微小的相位偏移以及其方向。

差值计算部6422o的计算结果经由环路滤波器6422n反馈给C/A码生成部643，对从该C/A码生成部643向3比特移位寄存器6422m的各编码数据的输出定时进行微调。

混合了从3比特移位寄存器6422m输出的3个编码中的中央相位(Punctual Phase)的编码和I相信号的混频器6422b的输出信号的时间平均值即信号IP、混合了从3比特移位寄存器6422m输出的3个编码中的中央相位(Punctual Phase)的编码和Q相信号的混频器6422h的输出信号的时间平均值即信号QP被输出到编码输出部6423。

编码输出部6423具有编码计算部6423a和20ms同步电路6423b。

编码计算部6423a使用输入的信号IP和信号QP，以1msec单位(与C/A码的发送周期对应的每段时间)计算出进行逆扩频而得到的原始的导航消息的编码种类。计算出的接收编码被输出到20ms同步电路6423b并且输出到模块CPU645。此外，在20ms同步电路6423b中，根据该编码种类的排列检测出消息编码的长度即20msec的同步点(即各编码的开头定时)。与从C/A码生成部643向3比特移位寄存器6422m输出复制编码串的编码的定时同步地，决定该1msec单位的开头定时(码片同步点)。

图4是表示20ms同步电路6423b的结构的框图。

20ms同步电路6423b具备数据取得部681、复制代码生成部682、异或计算部683、对照结果保存部684、一致定时提取部685、基准值设定部686和检验部687等。

数据取得部681将从编码计算部6423a输入的1msec单位的编码种类数据输出到模块CPU645和异或计算部683。

复制代码生成部682生成用于识别导航消息中的20msec同步点的1msec单位的复制编码的排列(复制编码串r)，并输出到异或计算部683。

图5是表示从复制代码生成部682输出的20种编码串的图表。

导航消息的各编码的长度为20msec，因此每20周期量的1msec周期的C/A码，即每20个1msec单位的编码种类数据会产生编码的切换。在该20ms同步电路6423b中，将在20个复制编码间的相互不同的位置(编码间位置)，编码从“1”(预定一个编码种类)切换为“0”(另一编码种类)(在开头切换，即，包含全部成为“0”的编码)的20个复制编码串r(0)～r(19)(多个对照排列)设为与实际识别出的1msec单位的编码种类的排列进行对照的对象。另外，复制代码生成部682不需要预先将这些复制编码串r(0)～r(19)的数据全部作为表来保存，而只要能够适当地输出即可。

异或计算部683计算出输入的1msec单位的编码种类和从复制代码生成部682输入的各复制编码串的复制编码的异或，并将计算结果即表示一致不一致的值输出到对照结果保存部684。

对照结果保存部684对每个复制编码串r(0)～r(19)分别累计从异或计算部683输出的表示复制编码串r(0)～r(19)的各编码与输入编码的一致不一致的值并作为对照结果累计值E(i)(i＝0～19)来保存。对照结果累计值E(i)若在20次的对照中20次一致，则成为“20”(完全一致)，若没有一次一致则成为“0”(完全不一致)。如上所述，复制编码串r(0)～r(19)仅表示编码种类从“1”变化为“0”时的变化模式，因此与复制编码串r从“1”向“0”的变化定时同时地，1msec单位的编码种类从“0”变化为“1”的情况下，20个编码全部成为不一致(完全不一致)。即，准确地判别所有输入编码的编码种类，且在20msec同步点编码变化的情况下，与该20msec同步点一致的复制编码串所对应的对照结果累计值在20msec间成为“20”或“0”，从20msec同步点每偏离1msec时，对照结果累计值E(i)从20每次减少1，或从0每次增加1。另外，在相邻编码不变化的情况下，在包含这些相邻编码间的切换定时的20msec间，对照结果累计值E(19)成为完全一致或不完全一致。

此外，对照结果保存部684保存兼容度数F(i)(i＝0～19)(兼容匹配度)。兼容度数F(i)为针对20次对照的每次对E(i)的值进行换算并累积而得的值，是同等地处理完全一致和完全不一致而得的表示兼容程度的指标。通过以下的公式(1)求出兼容度数F(i)。

F(i)＝Σm|N－2×E(i)|…(1)

其中，Σm表示对20msec周期数m的和。

即，兼容度数F(i)在完全一致和不完全一致的任何情况下都为最大，在一致数和不一致数相等的情况下为最小。由此，能够不区分编码种类从“0”变化为“1”的周期和编码种类从“1”变化为“0”的周期的匹配程度，而容易重叠多个周期量(合计运算)地进行评价。

一致定时提取部685根据保存于对照结果保存部684中的各复制编码串r(0)～r(19)与输入编码的对照结果来判别成为一致定时候补的复制编码串，将该一致定时候补的信息输出到检验部687，并且将复制编码串中的编码切换定时信息(定时数据)输出到模块CPU645。

检验部687根据一致定时候补的信息检验是否能够判断该一致定时是正确的，并将检验结果输出到模块CPU645。

基准值设定部686设定检验部687中的与一致定时的检验相关的基准值，并输出给该检验部687。

另外，一致定时提取部685、基准值设定部686和检验部687可以分别由专用硬件结构(处理器)构成，其一部分或全部的功能可以通过使用作为处理器的CPU和RAM等的程序所进行的软件控制来实现。该CPU和RAM既可以是20ms同步电路6423b专用，也可以是模块CPU645。

接着，对电子表1中的基于卫星电波的接收的信息取得动作进行说明。

在本实施方式的电子表1中，根据主CPU41的命令启动卫星电波接收处理部60，适当设定成为取得对象的信息的种类，即当前的日期时间、位置信息等。卫星电波接收处理部60开始卫星电波的接收，接收与所设定的取得对象的信息种类对应的来自测位卫星的电波并进行必要的运算处理，取得该取得对象的信息并发送给主CPU41。

图6是表示通过本实施方式的电子表1执行的信息取得处理的主CPU41的控制顺序的流程图。

根据用户向操作部49的预定的输入操作、或预定的开始条件，例如一天一次且基于未图示的光传感器检测出基准值以上的入射光等启动该信息取得处理。

当开始信息取得处理时，主CPU41使卫星电波接收处理部60启动(步骤S101)，将取得对象信息的设定发送给模块CPU645(步骤S102)。然后，主CPU41等待来自卫星电波接收处理部60(模块CPU645)的取得信息发送。

主CPU41接收来自模块CPU645的发送数据，取得作为取得对象的信息，使各部进行与该信息对应的动作(步骤S103)。作为该动作，例如可以列举向显示部47的结果显示动作，或者，RAM43或计时电路46等的数据更新动作等。

主CPU41使卫星电波接收处理部60的动作停止(步骤S104)，并且更新接收历史并存储在RAM43中(步骤S105)。然后，主CPU41结束信息取得处理。

图7是表示通过电子表1的卫星电波接收处理部60执行的信息接收处理的处理过程的流程图。

当在上述信息取得处理中卫星电波接收处理部60被启动时，自动开始该信息接收处理。

当开始信息接收处理时，模块CPU645进行初始设定和启动检查(步骤S201)。该初始设定中包含从主CPU41取得的接收对象信息的设定。此外，此时将上述的计数N、对照结果累计值E(i)和兼容度数F(i)分别初始化为“0”。模块CPU645开始接收来自测位卫星(在此为GPS卫星)的电波(步骤S202)。

模块CPU645使捕捉部641进行在各接收频率将作为各GPS卫星的C/A码而已知的码片排列(复制编码)和接收到的C/A码的各码片数据进行对照的捕捉动作(步骤S203)。在捕捉部641中计算出复制编码与接收数据的各码片之间的相关性，在某个频率识别相关值变高的C/A码及相位，从而捕捉接收到的来自测位卫星的电波信号。此时，捕捉部641能够对多个预定数的测位卫星同时并行计算出与复制编码(replica code)的相关性。

当捕捉到在初始设定中设定的接收对象数以上的来自测位卫星的电波时，模块CPU645开始使跟踪部642跟踪由捕捉部641捕捉到的各测位卫星的电波的动作(步骤S204)。跟踪部642一边适当地维持C/A码的相位，一边以1msec周期进行信号的编码种类的判定，此外，执行用于确定各测位卫星的信号中的各编码的开头定时(编码同步点)的编码同步点确定处理(步骤S205)。对于编码同步点确定处理进行后述。

当确定了编码同步点时，模块CPU645取得从通过跟踪部642跟踪的各测位卫星发送的20msec单位的消息编码的排列(编码串)(步骤S206)。模块CPU645从编码同步点开始每次使用20个每1msec得到的编码种类来识别各编码。

模块CPU645对该取得的编码串进行解码，取得作为取得对象的信息(步骤S207)。或者，模块CPU645也可以通过对照所取得的编码串与假定为预先接收的编码串并确认一致，而根据被确认与该假定编码串的内容一致的定时获得作为取得对象的信息。

模块CPU645将取得的取得对象信息输出给主CPU41(步骤S208)，按照上述步骤S104的命令结束来自测位卫星的电波接收(步骤S209)。然后，模块CPU645结束信息接收处理。之后，卫星电波接收处理部60按照上述步骤S105的处理切断电力供给并停止动作。

接着，对在上述的步骤S205的处理中调用的编码同步点确定处理的动作内容进行说明。

如上所述，从GPS卫星发送的信号(导航消息)为排列有20msec长度，即20周期量的C/A码的长度的消息编码的信号。因此，在与C/A码的接收周期同步地每1msec(1kHz)识别编码种类的情况下，该识别出的编码种类会每20个发生变化，在该编码的识别中需要决定会变化的定时。在本实施方式的电子表1中，考虑电波接收强度低，假定了若干编码种类的误识别的状态，根据电子表1所要求的精度进行认为概率上正确的开头定时的识别。

图8是表示编码同步点确定处理的处理顺序的流程图。

在编码输出部6423中，编码计算部6423a在每1msec识别编码种类并输出给异或计算部683。此外，一致定时提取部685(或20ms同步电路6423b的CPU或模块CPU645)在每次得到该异或计算部683的输出与各复制编码串r(i)的对照结果(异或)时，将该对照结果的值累计到对照结果保存部684的对照结果累计值E(i)中来更新，每当这些对照结果累计值E(i)被全部更新时，对计数N加上1(步骤S801)。

一致定时提取部685判断计数N是否为20(步骤S802)。当一致定时提取部685判断为计数N不是20的情况下(步骤S802中为“否”)，使处理返回到步骤S801。

在判断为计数N为20的情况下(步骤S802中为“是”)，一致定时提取部685将对照结果保存部684的对照结果累计值E(i)变换为向兼容度数F(i)的相加值，对存储在对照结果保存部684中的兼容度数F(i)加上该相加值。此外，一致定时提取部685将对照结果累计值E(i)和计数N初始化而恢复到“0”，并对20msec周期数m加上1(步骤S803)。

一致定时提取部685将计算出的兼容度数F(i)中的最大值max1(F(i))提取为最大兼容值Fm1，将第2大的值max2(F(i))提取为第二兼容值Fm2(步骤S804)。此外，一致定时提取部使最大兼容值Fm1和第二兼容值Fm2分别返回到所对应的最大对照结果累计值Em1＝(m×N－Fm1)/2以及第二对照结果累计值Em2＝(m×N－Fm2)/2，并与计数N、20msec周期数m一起输出到检验部687(步骤S805)。在此得到的最大对照结果累计值Em1和第二对照结果累计值Em2不依赖于原始的对照结果累计值E(i)而成为Em1、Em2≥m×N/2。由此，与最大兼容值Fm1对应的复制编码串r中的编码的切换定时成为各编码的开头定时的候补。

当输入最大对照结果累计值Em1和第二对照结果累计值Em2时，检验部687取得误码率ε(BER)(步骤S806)。在此，如上所述地误码率ε被定义为与卫星电波的接收强度对应的值并存储在存储部646的BER存储部646b中，检验部687通过参照BER存储部646b(或者经由模块CPU645取得)来取得与来自正在进行接收的测位卫星的电波接收强度对应的误码率ε。在没有对应的电波接收强度相关的数据的情况下，使用上下两方相邻的电波接收强度和误码率ε，通过预定的函数例如以直线方式进行插补来求出误码率ε。或者，也可以直接使用存储于BER存储部646b中的与实际接收强度最接近的电波接收强度所对应的误码率、在低于所得到的接收强度的一侧最接近的电波接收强度所对应的误码率。

检验部687计算出最大对照结果累计值Em1的出现概率P1(第1不兼容出现概率)与第二对照结果累计值Em2的出现概率P2(第2不兼容出现概率)的比(概率比Pd)(步骤S807)。出现概率P1、P2分别通过以下的式(2)、(3)示出，概率比Pd通过式(4)示出。

P1＝(1－ε)m·N－Em1·εEm1·m·NCEm1…(2)

P2＝(1－ε)m·N－Em2·εEm2·m·NCEm2…(3)

Pd＝P1/P2…(4)

即，在正确的编码的开头定时是与第二对照结果累计值Em2对应的复制编码串r(第二兼容对照排列)中的编码的切换定时的情况下，该概率比Pd表示因编码的误识别错误地识别为不同的位置，即与最大对照结果累计值Em1对应的复制编码串r中的编码的切换定时的概率。即，该概率比Pd越低，与最大对照结果累计值Em1对应的复制编码串r中的编码的切换定时为正确的编码的开头定时的概率越高。

在此，为了降低计算处理量，检验部687不是分别独立计算出现概率P1、P2后求出概率比Pd，而可以通过展开上述概率比Pd的公式而得到的公式直接计算该概率比Pd。此外，概率比Pd未必需要严格地求出，在精度不大幅度降低的范围内使用适当近似式计算出即可。作为近似，例如使用直线近似。或者，在此与作为二项分布的出现概率P1、P2对应地优选使用斯特林(Sterling)近似。检验部687能够预先通过以误码率ε、最大对照结果累计值Em1、第二对照结果累计值Em2以及计数N为参数的简易式计算出概率比Pd，在取得了这些参数的情况下，代入该参数来求出概率比Pd。

检验部687从基准值设定部686取得针对概率比Pd的基准值，判断求出的概率比Pd是否为该基准值以下(是否满足预定的兼容条件)(步骤S808)。基准值可以根据电子表1所要求的准确性等适当设定而获得，但也可以是固定值，在该情况下，也可以预先嵌入到编码同步点确定处理的程序内，不具有基准值设定部686。作为固定值，例如使用10-8等。该检验部687进行的处理，例如若为一天一次，则通过该固定值错误识别各编码的开头定时的频率为108天一次，即，约27万年1次，在产品寿命方面几乎可以无视。

另外，如上所述，在没有编码变化的情况下，与复制编码串r(19)看起来一致，因此可能对概率和概率比Pd的计算产生影响。因此，也可以根据与在相邻的周期得到的复制编码串r(19)的对照结果累计值E(19)的关系、与相邻的周期中的最大对照结果累计值Em1或第二对照结果累计值Em2对应的复制编码串的关系，停止加到兼容度数F(i)中，或者，在认为与复制编码串r(19)一致的情况下，也可以并用其他基于完全一致的以往的方法等。

在判别为不是基准值以下的情况下(步骤S808中为“否”)，检验部687的处理向步骤S809转移。检验部687使处理返回到一致定时提取部685，一致定时提取部685判别开始计数N的计数后是否经过了预定的上限时间(步骤S809)。在判别为没有经过上限时间的情况下(步骤S809中为“否”)，一致定时提取部685的处理返回到步骤S801。在判别为经过了上限时间的情况下(步骤S809中为“是”)，一致定时提取部685作为编码同步点的确认失败而错误结束，将检验结果输出到模块CPU645(步骤S812)。然后，结束编码同步点确定处理，使处理返回到信息接收处理。

在步骤S808的判别处理中，在判别为所求出的概率比Pd为基准值以下的情况下(步骤S808中为“是”)，检验部68在与最大对照结果累计值Em1对应的复制编码串(最大兼容对照排列)中的编码的切换定时(最大兼容定时)决定(确定)编码同步点(步骤S811)，将检验结果输出到模块CPU645，并且结束编码同步点确定处理，使处理返回到信息接收处理。

如以上所述，本实施方式的电子表1所具备的卫星电波接收处理部60具备接收从测位卫星发送的包含被编码后的信号的电波的前端60a、从接收到的电波取得上述编码信号的基带部64，基带部64具备：作为捕捉部的捕捉部641，其识别对编码信号进行扩频的伪随机编码串以及其发送周期内的相位；以及作为编码种类判别部、编码同步检测部以及编码识别部的跟踪部642，该跟踪部642具有编码计算部6423a(以及IQ变换部6421、相位控制部6422)，其识别与伪随机编码串的发送周期对应的每段时间的编码信号的编码种类；20ms同步电路6423b，其对照识别出的编码种类的排列和能够设想作为该编码种类的排列而出现的多个复制编码串r(i)，根据该对照结果满足预定条件的复制编码串r(i)来识别编码信号中各编码的开头定时；以及与所识别出的该开头定时同步地识别各编码的模块CPU645等。

通过这些结构，尤其即使在卫星电波的接收强度不充分，在编码种类的识别中会混有若干错误的情况下，概率性地在得到需要的精度以上的阶段能够确定编码同步点，因此能够降低卫星电波的接收时间变长的可能性，与以往相比，能够抑制负荷的增大，容易且在短时间内取得必要的信息。

此外，复制编码串r(i)为与编码信号中的各编码的发送时间即20msec对应的20比特的编码排列，跟踪部642每20msec重叠多个周期量的编码种类的排列与复制编码串r(i)的对照结果，来识别各编码的开头定时。

因此，不需要将复制编码串r(i)的长度、数量不必要地增大，因此不会使存储容量大幅度增大，或者在其读出等中不会使处理负荷增大。

此外，多个复制编码串r(i)中的各个复制编码串r(i)，作为从二进制编码中的“1”在途中变化为“0”的排列，是使该变化发生的编码间位置相互不同的排列，跟踪部642计算出在复制编码串r(i)的每个周期对照的编码种类的排列的各编码种类与复制编码串r(i)的各编码种类的一致比例以及不一致比例中的较大一方所对应的表示兼容程度的兼容度数F(i)，将累计多个周期量的该兼容度数F(i)而得的值中的、最大的最大兼容值Fm1对应的复制编码串中的编码间位置设为编码的开头定时的候补。

因此，即使存在若干个编码种类的误识别，将概率上最似然的位置作为开头定时的候补而进行开头定时的识别处理，因此不会使处理复杂化，或使处理时间变长。

此外，针对编码种类的识别，跟踪部642根据基于卫星电波的接收强度而决定的误码率ε计算出现概率P1相对于出现概率P2的概率比Pd，根据该概率比Pd是否满足为预定基准值以下的兼容条件，决定是否将所决定的开头定时的候补识别为开头定时，其中，出现概率P1是与最大兼容值Fm1所对应的复制编码串中的编码种类的排列不兼容(一致多的情况下为不一致，不一致多的情况下为一致)的编码种类数的出现相关的概率；出现概率P2是与第二大的兼容度数F(i)即第二兼容值Fm2所对应的复制编码串中的编码种类的排列不兼容的编码种类数的出现相关的概率。

因此，按照所要求的精度，可以将因编码种类的误识别，偶然将兼容度第二高的复制编码串的编码间位置错误地误认定为正确的编码间位置的概率满足足够低的条件的编码间位置识别为正确的编码的开头定时。即，能够根据要求精度充分降低编码同步点的误认定的可能性。

此外，具备将卫星电波的接收强度与误码率的对应关系作为BER存储部646b来存储的存储部646，因此能够从接收强度容易地得到误码率。

此外，存储部646存储将预先设定的多个接收强度与该接收强度下的误码率对应起来的数据，跟踪部642的检验部687根据该数据通过预定函数进行插补来计算出电波的接收强度所对应的误码率。

因此，不需要将BER存储部646b的大小不必要地增大，此外，通过直线插补等容易的计算处理能够取得实用上没有问题的误码率。

此外，出现概率P1和出现概率P2为二项分布，跟踪部642通过预定的近似式计算出概率比Pd。即，对于严密计算时计算量变大的处理，在不对精度产生不良影响的范围内简化计算，因此能够降低处理负荷和处理时间，并且恰当地识别编码同步点。

此外，本实施方式的电子表1具备上述的卫星电波接收处理部60、对日期时间计数的计时电路46、进行基于计时电路46计数的日期时间的时刻的显示的显示部47，基带部64根据取得的信号求出当前的日期时间，输出用于根据求出的当前的日期时间对计时电路46计数的日期时间进行修正的数据。

因此，在该电子表1中，能够不将卫星电波接收处理部60的接收时间不必要地延长地抑制负荷，并且容易且可靠地取得日期时间信息，修正计时电路46的日期时间来保持正确的日期时间。

此外，本实施方式的编码信号取得方法，从测位卫星发送的包含被编码后的信号的电波的接收信号取得编码信号，该编码信号取得方法包括如下步骤：捕捉步骤，识别对编码信号进行扩频的伪随机编码串以及其发送周期内的相位；编码种类判别步骤，识别与伪随机编码串的发送周期对应的每段时间的编码信号的编码种类；编码同步检测步骤，对照识别出的编码种类的排列和能够设想作为该编码种类的排列而出现的多个复制编码串，根据该对照的结果满足预定条件的复制编码串来识别编码信号中各编码的开头定时；以及编码识别步骤，与所识别出的开头定时同步地识别各编码。

即，在编码同步点的识别中使用与复制编码串的对照，根据条件判定将最佳的编码间位置决定为编码同步点，因此尤其在接收强度低等情况下，即使无法没有误识别编码同步点地完全识别出编码种类，也能够在再接收等中抑制接收时间不必要地延长的比例，由此能够抑制L2频带的接收或P编码的识别这样的结构或负荷的增加，并且能够容易且在短时间内更可靠地取得编码信号。

此外，本实施方式的日期时间取得以及测位动作涉及的程序646a使从测位卫星发送的包含编码信号(导航消息)的电波的接收信号取得该编码信号的计算机作为如下部分发挥作用：捕捉部，其识别对编码信号进行扩频的伪随机编码串以及其发送周期内的相位；编码种类判别步部，其识别与发送周期对应的每段时间的编码信号的编码种类；编码同步检测部，其对照识别出的编码种类的排列和能够设想作为该编码种类的排列而出现的多个复制编码串，根据该对照的结果满足预定条件的上述对照排列来识别编码信号中各编码的开头定时；以及编码识别部，其与识别出的该开头定时同步地识别各编码。

因此，不进行L2频带的接收或P编码的识别所需要的结构或处理，不增大负荷，而能够容易且通过短时间的动作取得编码信号。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，可以有各种变更。

例如，在上述实施方式中，在伪随机编码串的每个发送周期取得了编码种类，但可以进一步将该发送周期分割成多个发送周期，并在每个发送周期取得编码种类。在该情况下，只要生成与伪随机编码的各周期的开头同步的定时的复制编码串r即可。

此外，在上述实施方式中，对C/A码多个周期量的对照结果进行相加，根据该多个周期量的结果，将最似然的编码间位置决定为编码同步点，但在接收灵敏度足够高，且根据与各复制编码串的对照结果能够判定为没有误识别的情况下，也可以不依赖于概率，而根据1个周期或短周期的对照结果确认编码同步点。

此外，在上述实施方式中，说明了不依赖于C/A码的各发送周期中的不兼容的编码种类数的绝对值而必须进行以后的处理的情况，但不兼容的编码种类数的最低值为预定基准值以上(例如，20个中的3个以上等)的情况下，明确没有以充分的精度进行编码种类的判定，而不将该发送周期的结果用于以后的处理中(不进行加法运算)，此外，也可以省略该周期中的检验部687的处理。

此外，在上述实施方式中，作为复制编码串r(i)，举例说明了从“1”变化为“0”的20个模式的情况，但既可以是从“0”变化为“1”的模式，也可以是混合了这些的模式。或者，也可以将从“1”到“0”的变化模式和从“0”到“1”的变化模式双方保持40个变化模式，通过个别地处理不一致和一致，或使用一致数的方差等，针对编码间位置相等的模式进行合算来识别该编码间位置。

此外，在上述实施方式中，作为BER存储部646b存储多个阶段的接收强度和与该接收强度对应的误码率，根据需要进行适当插补而得到误码率，但也可以是存储公式等并根据接收强度计算出误码率的方式。

此外，在上述实施方式中，举例说明了在作为电波表的电子表1中搭载卫星电波接收处理部60的情况，但即使搭载于不将计时功能作为主要功能的电子设备，例如测位设备或导航设备等的情况下，也同样地能够应用本发明。

此外，在上述实施方式中，举例说明了接收来自GPS卫星的电波的情况，但本发明也可以应用于使用与GPS卫星同样的电波发送方式的日本的MICHIBIKI(指路)、欧洲的Galileo(伽利略)等中。此外，对于俄罗斯的GLONASS(格洛纳斯)，通过使频率、调制方式或C/A码长度(511码片)等对应，能够同样地应用本发明。

此外，在以上的说明中，作为本发明的卫星电波接收处理部60中的信息接收处理，尤其编码同步点确定处理涉及的各部的动作控制程序的计算机可读介质(存储介质)，举例说明了存储部646的非易失性存储器，但并不限定于此。作为其他计算机可读介质，能够应用HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)或CD-ROM或DVD盘等可移动型记录介质。此外，作为经由通信线路提供本发明所涉及的程序数据的介质，在本发明中还应用载波(carrierwave)。

此外，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以适当地对在上述实施方式中示出的具体的结构、动作内容或顺序等进行变更。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但本发明的范围并不限定于上述的实施方式，而是包括要求专利保护的范围所记载的发明范围和其等同范围。

Claims (10)

1.一种卫星电波接收装置，其特征在于，具备：

接收机，其接收从卫星发送的包含编码信号的电波；以及

解调器，其从接收到的电波取得上述编码信号，

上述解调器进行如下处理：

识别对上述编码信号进行扩频的伪随机编码串及其发送周期内的相位；

识别与上述发送周期对应的每段时间的上述编码信号的编码种类；

对照识别出的编码种类的排列与能够设想作为该编码种类的排列而出现的多个对照排列，根据该对照的结果满足预定条件的上述对照排列来识别上述编码信号中的各编码的开头定时；

与识别出的该开头定时同步地对各编码进行识别。

2.根据权利要求1所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

上述对照排列为与上述编码信号中的各编码的发送时间对应的长度，

上述解调器使上述编码种类的排列与上述对照排列的对照结果针对上述对照排列的长度重合多个周期的量，来对上述开头定时进行识别。

3.根据权利要求2所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

上述多个对照排列中的各个对照排列，作为从二进制编码中预定的一个编码种类在途中变化为另一编码种类的排列，是使该变化发生的编码间位置相互不同的排列，

上述解调器，计算在上述对照排列的每个周期对照的上述编码种类的排列的各编码种类与上述对照排列的各编码种类的一致比例以及不一致比例中的较大一方所对应的表示兼容程度的兼容匹配度，并将累计上述多个周期量的该兼容匹配度而得的值中的最大值所对应的最大兼容对照排列中的上述编码间位置设为最大兼容定时，将该最大兼容定时设为上述开头定时的候补。

4.根据权利要求3所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

上述解调器，针对上述编码种类的识别，根据与上述电波的接收强度对应地决定的误识别发生率，计算出第1不兼容出现概率相对于第2不兼容出现概率的概率比，其中，上述第1不兼容出现概率为上述最大兼容对照排列中的不兼容的编码种类数的出现的概率，上述第2不兼容出现概率为累计上述多个周期量的上述兼容匹配度而得的值中第二大的值所对应的第二兼容对照排列中的不兼容的编码种类数的出现的概率，

根据该概率比是否满足预定的兼容条件，决定是否将上述最大兼容定时识别为上述开头定时。

5.根据权利要求4所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

该卫星电波接收装置具备存储上述接收强度与上述误识别发生率的对应关系的存储部。

6.根据权利要求5所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

上述存储部存储将预先设定的多个接收强度与该接收强度下的上述误识别发生率对应起来而得的数据，

上述解调器根据存储于上述存储部中的上述数据，通过预定函数进行插补来计算与上述电波的接收强度对应的上述误识别发生率。

7.根据权利要求4所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

上述第1不兼容出现概率和上述第2不兼容出现概率为二项分布，

上述解调器通过预定的近似式计算上述概率比。

8.根据权利要求5所述的卫星电波接收装置，其特征在于，

上述第1不兼容出现概率和上述第2不兼容出现概率为二项分布，

上述解调器通过预定的近似式计算上述概率比。

9.一种电波表，其特征在于，具备：

权利要求1至7中任一项所述的卫星电波接收装置；

对日期时间进行计数的计时部；以及

进行基于上述计时部计数的日期时间的时刻显示的显示部，

上述解调器根据上述取得的信号求出当前的日期时间，根据该求出的当前的日期时间修正上述计时部计数的日期时间。

10.一种编码信号取得方法，从卫星发送的包含编码信号的电波的接收信号取得上述编码信号，该编码信号取得方法的特征在于，

包含如下步骤：

捕捉步骤，识别对上述编码信号进行扩频的伪随机编码串及其发送周期内的相位；

编码种类判别步骤，识别与上述发送周期对应的每段时间的上述编码信号的编码种类；

编码同步检测步骤，对照识别出的编码种类的排列和能够设想作为该编码种类的排列而出现的多个对照排列，根据该对照的结果满足预定条件的上述对照排列，识别上述编码信号中各编码的开头定时；以及

编码识别步骤，与所识别出的该开头定时同步地识别各编码。