JP2005351699A - 間欠測位装置及び測位方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 休止時間が一定でなくても休止期間から測位期間への移行時に、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立する。
【解決手段】 測位期間と休止期間とを有する間欠測位装置に関する。測位衛星からスペクトラム拡散変調された衛星信号を受信し、これをより低い周波数に変換するＲＦ部２を備える。キャリア発生器７、コード発生器８及びＭＰＵ１２を備える。ＭＰＵ１２は、衛星信号と発生したキャリア及びコードとの相関を求めて発生させるキャリアの周波数及びコードの位相を制御する。これによって航法データを復調し、測位演算を実行する。休止期間の実績時間を計時するタイマ１６を備える。休止期間から測位期間に移行するとき、ＭＰＵ１２は、休止期間の実績時間に基づいて、発生させるべきキャリアの周波数及びコードの位相を予測し、これらを発生させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測位衛星から受信した衛星信号に基づいて測位演算を実行する測位期間と測位演算を実行しない休止期間とを有する間欠測位装置及び測位方法に関する。

ＧＰＳに代表される測位装置は、移動体に搭載され、測位衛星から受信した衛星信号から航法メッセージを抽出することによって、搭載された移動体の位置を算出している。この測位衛星から送信される衛星信号は、衛星からの送信時にＣ／Ａコードを用いてスペクトラム拡散変調されている。雑音による影響を受けにくくし、さらに全ての衛星が同一の搬送波を用いて信号を送信しても所望の衛星からの衛星信号のみを選択的に受信できるようにするためである。従って、測位装置は、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相に対する同期を確立・維持しつつ航法メッセージを復調する必要がある。航法メッセージの復調は、受信しようとする衛星の番号に応じたＣ／Ａコードを発生させて、その位相及びキャリア周波数を変化させることによって行われる。

ところが、測位演算を実行する測位期間と測位演算を実行しない休止期間とを有する間欠測位装置においては、休止期間から測位期間に移行する度に初期設定を含む測位に必要な処理を実行する必要がある。従って、休止期間から測位期間に移行した際に、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を確立するまでに無視し得ない時間を要する。

そこで、この問題点を解決するために、例えば特許文献１に記載の測位方法及び測位装置では、測位期間から休止期間に移行する際に、休止期間終了時点にて採るべきキャリアの周波数及びＣ／Ａコードのデータを保持している。そして、休止期間から測位期間に移行する際に保持したデータに基づいたキャリアの周波数及びＣ／Ａコードを初期設定している。

特開２００１−４２０２３号公報

しかしながら、かかる方法及び装置においては、休止期間から測位期間への移行時に、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立できるものの、その効果を享受し得るためには、休止期間が常に一定であることが前提となる。即ち、休止期間終了時点にて採るべきキャリアの周波数及びＣ／Ａコードを保持したのちに休止期間における休止時間が変更されると、休止期間から測位期間に移行した際において、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立することができないといった問題がある。

本発明の目的は、休止時間が一定でなくても休止期間から測位期間への移行時に、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するための本発明に係る測位装置は、移動体に搭載され、前記移動体の位置又はそれに関する情報の測位演算を実行する測位期間及び前記測位演算を実行しない休止期間を有する測位装置であって、測位衛星からスペクトラム拡散変調された衛星信号を受信し、前記受信した衛星信号の周波数をより低い周波数の衛星信号に変換処理する周波数変換部と、キャリア及びコードを発生し、前記周波数変換された衛星信号と前記キャリア及びコードとの相関を求め、求めた相関に応じて前記キャリアの周波数及びコードの位相を制御することによって航法データを復調し、前記復調された航法データに基づいて測位演算を実行すると共に、少なくとも前記休止期間の実績を計時する制御部と、を備え、休止期間から測位期間に移行するとき、前記制御部が、前記休止期間の実績に基づいて前記測位期間移行時に発生させるべきキャリアの周波数及びコードの位相を予測し、前記予測結果に基づいたキャリア及びコードを発生させることを特徴とする。

この測位装置によると、休止期間から測位期間に移行するとき、休止時間の実績に基づいて休止期間から測位期間に移行する際に発生させるべきキャリアの周波数及びコードの位相を予測する。この予測結果に基づいてキャリア及びコードを発生させる。従って、たとえ休止期間における休止時間が一定でなくても、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立することができる。

本発明に係る測位装置において、前記制御部が、休止期間における休止時間の設定が可能に構成されてもよい。この場合、休止期間において前記休止時間が経過したときに測位期間に移行するように制御し、前記休止期間において前記制御部に所定の信号が入力されたとき、前記設定された休止時間が経過したか否かに関わらず、前記制御部が前記休止期間から前記測位期間に移行させることが好ましい。

この測位装置によると、休止期間における休止時間を任意に設定することができ、この設定された休止時間が経過すると測位期間から休止期間に移行する。一方、休止期間中であっても、制御部に所定の信号を入力させることで強制的に休止期間から測位期間に移行させることができる。このように、強制的に休止期間から測位期間に移行した場合であっても、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立することができる。

本発明に係る測位装置において、前記所定の信号が休止期間から測位期間に移行させるための信号であって、前記制御部が、前記所定の信号が入力されたことによって前記測位期間に移行させると共に、前記測位期間に移行したのちはさらに休止期間に移行しないように制御することが好ましい。

この測位装置によると、測位期間と休止期間とを繰り返す間欠モードから、休止期間を挟まない常時測位期間である連続モードに切り換えることができる。従って、目的に応じて間欠モードと連続モードとを選択的に使い分けることが可能となる。しかも、休止期間中に間欠モードから連続モードに切り換えると、設定された休止時間の経過前であっても休止期間から測位期間に移行すると共に、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立することができる。

本発明に係る測位装置において、前記所定の信号が休止期間における休止時間の設定を変更するための信号であって、前記所定の信号が入力されたことによって前記測位期間に移行したのちの次の休止期間において、前記制御部が、前記設定変更後の休止時間が経過したときに測位期間に移行するように制御してもよい。この場合、前記次の休止期間において前記制御部に所定の信号が入力されたとき、前記設定変更後の休止時間が経過したか否かに関わらず、前記制御部が前記休止期間から前記測位期間に移行させることが好ましい。

この測位装置によると、測位期間と休止期間との繰り返し周期を任意に設定することができる。さらに、周期の設定が変更されたのちの休止期間においても、設定変更前の休止時間が経過したか否かに関わらず、休止期間から測位期間に強制的に移行させることができる。

本発明に係る測位装置において、前記周波数変換部及び前記制御部に対して電源を供給する電源部と、前記周波数変換部に対して給電状態と停電状態とを切り換える電源切り換え手段と、をさらに備え、前記制御部が、前記設定された休止時間が経過したことに応じて前記電源切り換え手段を前記停電状態から前記給電状態に切り換えることを特徴とする。

この測位装置によると、休止期間中は電源切り換え手段によって周波数変換部に対して停電状態とすることができるので、電源消費電力の低減を図りつつ、休止時間が一定でなくても休止期間から測位期間への移行時に、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立することができる。

本発明に係る測位装置において、前記制御部が測位演算部及び計時手段を有すると共に、測位期間及び休止期間のいずれにおいてもベースクロックを発生させ、発生させたベースクロックを前記測位演算部及び前記計時手段に供給するベースクロック発生手段と、前記測位演算部に対してベースクロックの供給と停止とを切り換えるクロック切り換え手段と、をさらに備えることが好ましい。

この測位装置によると、休止期間中であっても計時手段に対してベースクロックを供給することによって、休止期間から測位期間に移行するときに測位演算部に対してベースクロックの供給を開始することができる。従って、休止期間中において測位演算部の動作を停止させることができるので、さらなる消費電力の低減を図ることが可能となる。

本発明に係る測位方法は、測位衛星から受信したスペクトラム拡散変調された衛星信号の周波数をより低い周波数の衛星信号に変換処理し、キャリア及びコードを発生させて、前記周波数変換された衛星信号と前記キャリア及びコードとの相関を求め、求めた相関に応じて前記キャリアの周波数及びコードの位相を制御することによって航法データを復調し、前記復調された航法データに基づいて測位演算を実行する測位期間と、前記測位演算を実行しない休止期間と、を有し、休止期間から測位期間に移行するとき、前記休止期間における実績の時間に基づいて前記測位期間移行時に発生させるべきキャリアの周波数及びコードの位相を予測し、前記予測結果に基づいてキャリア及びコードを発生させることを特徴とする。

この測位方法によると、休止時間の実績に基づいてキャリア及びコードを発生させる。従って、たとえ休止期間中に強制的に測位期間に移行しても、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立することができる。

以下、本発明に関わる好適な実施の形態について図１〜図５を参照しつつ説明する。

図１は間欠動作型ＧＰＳ受信機のブロック図である。このＧＰＳ受信機の構成について図１を参照しつつ説明する。図１において、間欠動作型ＧＰＳ受信機１は、ＲＦ部（周波数変換部）２と、ディジタル部（制御部）３と、ベースクロック発生器４と、電源５と、電源制御スイッチ（ＳＷ）６とを備えている。

ＲＦ部２は、スペクトラム拡散変調された測位衛星からの衛星信号をアンテナ（図示せず）で受信し、受信した衛星信号を高周波の無線周波数から中間周波数に変換する。そして、中間周波数に変換された衛星信号をディジタルデータに変換したのちディジタル部３に送信する。

ディジタル部３は、キャリア発生器７と、コード発生器８と、ミキサ９・１０と、積算回路１１と、ＭＰＵ１２と、ＳＩＯ部１３と、クロック制御スイッチ（ＳＷ）１４・１５と、タイマ１６とを備えている。これらの各構成については後述する。

ベースクロック発生器４は、常時ベースクロックを発生させている。ベースクロック発生器４で発生したベースクロックはディジタル部３に供給される。ベースクロック発生器４とディジタル部３との間にはクロック制御ＳＷ１４・１５が配置されている。より具体的に言えば、後述するＭＰＵ１２とベースクロック発生器４との間にクロック制御ＳＷ１４が、後述するキャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１とベースクロック発生器４との間にクロック制御ＳＷ１５が、それぞれ配置されている。なお、後述するタイマ１６には常時、ベースクロックが供給されている。

電源５は、ＲＦ部２、ディジタル部３及びベースクロック発生器４に対する電源の供給源である。ＲＦ部２への電源の供給は電源制御ＳＷ６を介して行われる。電源制御ＳＷ６は、ＲＦ部２に対する電源の供給のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチであり、ＭＰＵ１２からの指示によりＯＮ／ＯＦＦが切り換わる。ここで、ＲＦ部２に対する電源の供給がＯＮの期間を測位期間、ＲＦ部２に対する電源の供給がＯＦＦの期間を休止期間といい、測位期間と休止期間とが繰り返される間欠周期は、原則として一定である。なお、ディジタル部３及びベースクロック発生器４に対する電源の供給は常に行われている。

次に、ディジタル部３の各構成について説明する。
キャリア発生器７は、ＭＰＵ１２からの指示に基づいた周波数の信号を発生し、これをミキサ９に出力する。ミキサ９は、ＲＦ部２から送信されたディジタルデータの出力信号に対してキャリア発生器７から出力された信号を乗算することによりキャリア成分を除去した信号を生成し、これをミキサ１０に出力する。

コード発生器８は、ＭＰＵ１２からの指定に応じたＣ／Ａコードを指定された位相で発生し、これをミキサ１０に出力する。ミキサ１０は、ミキサ９からの出力信号（キャリア除去された信号）に対してコード発生器８から出力されたＣ／Ａコードを乗算し、これにより得られた信号を積算回路１１に出力する。

積算回路１１は、ミキサ１０から出力された信号に基づいてキャリア除去された信号とＣ／Ａコードとの相関処理を行い、これにより得られた相関データをＭＰＵ１２に出力する。なお、以下、本実施形態において、「キャリア除去された信号とＣ／Ａコードとの相関データ」を単に「相関データ」と示す。

ＭＰＵ１２は、積算回路１１からの相関データを読み取り、キャリア発生器７及びコード発生器８に対してキャリア周波数データ及びＣ／Ａコード位相データをそれぞれ与える。そして、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相と発生したキャリア周波数及びＣ／Ａコードとの同期を取ることによって、航法メッセージデータを復調する。また、航法メッセージデータからアルマナック（全衛星の大雑把な軌道情報）及びエフェメリス（衛星の正確な軌道情報）を抽出し、擬似距離（Ｃ／Ａコード位相）を求めた時刻とエフェメリスとから各衛星の位置情報を求め、これらの各衛星の位置情報と擬似距離とからＧＰＳ受信機１の位置を算出する。そして、算出された測位結果は、ＳＩＯ部１３を介して外部に出力される。このようにして、ＭＰＵ１２は、ＧＰＳ受信機１の捕捉・追尾から測位までの一連の処理を行う。さらに、ＭＰＵ１２は間欠周期を記憶可能に構成されている。また、この間欠周期の設定を変更するためのコマンドが、ＳＩＯ部１３を介して入力可能に構成されている。ＭＰＵ１２は、タイマ１６に対して信号を送受信可能に構成され、この記憶された間欠周期に基づいてタイマ１６に対して休止時間の設定を行う。また、ＭＰＵ１２は、クロック制御ＳＷ１４に対して信号を送受信可能に、電源制御ＳＷ６及びクロック制御ＳＷ１５に対して信号を送信可能に構成されている。

ＳＩＯ部１３は、間欠周期の設定変更コマンドが入力可能に構成され、休止期間中にかかるコマンドが入力されると、ＭＰＵ１２に対して割り込み信号を発生させてかかるコマンドを送信する。また、ＭＰＵ１２から測位結果が送信されると、かかる結果を外部に出力する。

クロック制御ＳＷ１４は、ＭＰＵ１２に対するベースクロックの供給のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチであり、ＷＡＫＥＵＰ信号が入力可能に構成される。ここで、「ＷＡＫＥＵＰ信号」とは、測位装置を間欠モードから連続モードへの切り換え指令を示す信号をいう。ＭＰＵ１２からの指示によりクロック制御ＳＷ１４がＯＮからＯＦＦに切り換わると、ＭＰＵ１２に対するベースクロックの供給が停止する。また、タイマ１６の計時による休止時間が経過したとき又はＷＡＫＥＵＰ信号の入力があったとき、クロック制御ＳＷ１４がＯＦＦからＯＮに切り換わり、ＭＰＵ１２に対するベースクロックの供給が開始される。なお、休止期間中にＷＡＫＥＵＰ信号が入力されると、タイマの計時時間に関わらず、クロック制御ＳＷ１４がＯＦＦからＯＮに切り換わり、ＭＰＵ１２に対するベースクロックの供給が開始される。

クロック制御ＳＷ１５は、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１に対するベースクロックの供給のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチである。ＭＰＵ１２からの指示によりクロック制御ＳＷ１５がＯＮからＯＦＦに切り換わると、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１に対するベースクロックの供給が停止する。また、ＭＰＵ１２からの指示によりクロック制御ＳＷ１５がＯＦＦ／ＯＮに切り換わると、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１に対するベースクロックの供給が開始される。

タイマ１６は、ＭＰＵ１２からの指示により、測位期間から休止期間に移行した際に休止時間の計時を開始する。なお、休止期間における休止時間はＭＰＵ１２によって設定される。

次に、本実施形態の間欠動作型ＧＰＳ受信機１の動作について、図２〜図４を参照しつつ説明する。ここで、図２は、間欠周期が一定である場合におけるＧＰＳ受信機のタイミングチャート、図３は、休止期間中にＷＡＫＥＵＰ信号が入力された場合におけるＧＰＳ受信機のタイミングチャート、図４は、休止期間中に間欠周期の設定変更コマンドが入力された場合におけるＧＰＳ受信機のタイミングチャートを示す。

先ず、間欠周期が一定である場合におけるＧＰＳ受信機１の動作について、図２を参照しつつ説明する。図２において、ベースクロック発生器４は、常時ベースクロックを発生している。ここで、ＲＦ部２が動作していないとき、即ち、タイマ信号、電源制御ＳＷ６、クロック制御ＳＷ１４及びクロック制御ＳＷ１５がＯＦＦであるときが休止期間となる。また、ＲＦ部２が動作しているとき、即ち、タイマ信号、電源制御ＳＷ６、クロック制御ＳＷ１４及びクロック制御ＳＷ１５がＯＮであるときが測位期間となる。

測位期間から休止期間に移行するとき、ＭＰＵ１２は、次の休止期間における休止時間Ｔをタイマ１６に設定すると共に、このときのキャリア周波数及びコード位相を記憶する。また、電源制御ＳＷ６、クロック制御ＳＷ１４及びクロック制御ＳＷ１５に対してＯＦＦ指示する。ＭＰＵ１２は、これらの処理を実行したのちに自らの動作を停止させる。休止時間Ｔが設定されたタイマ１６は、タイマ信号をＯＮからＯＦＦに反転させて休止時間の計時を開始する。ＭＰＵ１２からＯＦＦ指示を受けた電源制御ＳＷ６、クロック制御ＳＷ１４及びクロック制御ＳＷ１５は、ＯＮからＯＦＦに切り換わる。これにより、ＲＦ部２に対する電源の供給が停止されてＲＦ部２の動作が停止すると共に、ＭＰＵ１２、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１に対するベースクロックの供給が停止されてＭＰＵ１２、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１の動作が停止する。このようにして、ＧＰＳ受信機１は、測位期間から休止期間に移行する。

休止期間において、タイマ１６は、ＭＰＵ１２により設定された休止時間Ｔを経過するとタイマ信号をＯＦＦからＯＮに反転させる。これに応じてクロック制御ＳＷ１４がＯＦＦからＯＮに切り換わり、ベースクロックがＭＰＵ１２に対して供給される。ＭＰＵ１２に対してベースクロックの供給が開始されると、ＭＰＵ１２の動作が開始する。動作を開始したＭＰＵ１２は、電源制御ＳＷ６及びクロック制御ＳＷ１５に対してＯＮ指示し、これらのＳＷ６・１５がＯＦＦからＯＮに切り換わる。これにより、ＲＦ部２に対する電源の供給が開始されてＲＦ部２の動作が開始すると共に、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１に対するベースクロックの供給も開始されてキャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１の動作が開始する。このようにして、ＧＰＳ受信機１は、休止期間から測位期間に移行する。

このように、休止期間であってもタイマ１６にベースクロックを供給し、設定された休止時間が経過したことに応じてＭＰＵ１２にベースクロックを供給することによって、ＭＰＵ１２、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１の動作を停止させることができる。このように、必要最小限の電源でＧＰＳ受信機１を動作させることで、消費電力を極限に低減させることができる。

休止期間から測位期間に移行したとき、ＭＰＵ１２は休止期間の実績時間ｔ１をタイマ１６から読み取る。図２においては、休止期間中にＷＡＫＥＵＰ信号の入力又は間欠周期変更コマンドの入力がないので、休止期間の実績時間ｔ１が休止期間の設定時間Ｔに限りなく近い値となる。ＭＰＵ１２は、休止期間の実績時間ｔ１と、測位期間から休止期間に移行する際に記憶したキャリア周波数及びコード位相とに基づいて、現在（休止期間から測位期間に移行したとき）のキャリア周波数及びコード位相を予測する。そして、予測した現在のキャリア周波数及びコード位相をそれぞれ、キャリア発生器７及びコード発生器８に設定することにより、捕捉・追尾から測位までの一連の処理を開始する。これら一連の処理が完了すると、ＭＰＵ１２は、外部に測位結果を出力すると共に間欠周期に基づいて休止期間における休止時間Ｔをタイマ１６に設定する。そして、現在のキャリア周波数及びコード位相を記憶して測位期間から休止期間に移行する。以降、上記同様の動作を繰り返す。

次に、休止期間中にＷＡＫＥＵＰ信号が入力された場合におけるＧＰＳ受信機１の動作について、図３を参照しつつ説明する。図３に図示される動作が図２に図示される動作と異なるのは、休止時間Ｔが経過していなくても休止期間から測位期間に強制的に移行する点、及びＷＡＫＥＵＰ信号の入力により休止期間から測位期間に移行したのちは、間欠動作から休止期間のない連続動作に切り換わる点である。

図３において、休止期間中にクロック制御ＳＷ１４にＷＡＫＥＵＰ信号が入力されると、これに応じてクロック制御ＳＷ１４がＯＦＦからＯＮに切り換わる。これにより、ＭＰＵ１２に対するベースクロックの供給が開始されてＭＰＵ１２の動作が開始する。動作を開始したＭＰＵ１２は、タイマ１６に対して計時の中止を指示する。そして、図２に図示される動作と同様にＲＦ部２、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１の動作が開始する。このようにして、ＧＰＳ受信機１は、休止期間から測位期間に移行する。

休止期間から測位期間に移行したとき、ＭＰＵ１２が休止期間の実績時間ｔ２をタイマ１６から読み取る。図３においては、休止期間中にＷＡＫＥＵＰ信号がクロック制御ＳＷ１４に入力されて強制的に休止期間から測位期間に移行するので、休止期間の実績時間ｔ２は、休止期間の設定時間Ｔとは異なる値となる。ＭＰＵ１２は、休止期間の実績時間ｔ２と、測位期間から休止期間に移行する際に記憶したキャリア周波数及びコード位相とに基づいて、現在（休止期間から測位期間に移行したとき）のキャリア周波数及びコード位相を予測する。そして、予測した現在のキャリア周波数及びコード位相をそれぞれ、キャリア発生器７及びコード発生器８に設定することにより、捕捉・追尾から測位までの一連の処理を開始する。これら一連の処理が完了すると、図２に図示される動作と同様に、ＭＰＵ１２は、ＳＩＯ部１３を介して外部に測位結果を出力する。なお、休止期間中にＷＡＫＥＵＰ信号が入力されることによって休止期間から測位期間に強制的に移行しとき、ＧＰＳ受信機１は、その後、間欠動作から休止期間のない連続動作に切り換わる。

次に、休止期間中に周期の設定変更コマンドが入力された場合におけるＧＰＳ受信機１の動作について、図４を参照しつつ説明する。図４に図示される動作が図２に図示される動作と異なるのは、休止期間中に周期の設定変更コマンドがＳＩＯ部１３を介してＭＰＵ１２に入力されると、設定された休止時間Ｔが経過していなくても休止期間から測位期間に強制的に移行する点である。また、図３に図示される動作と異なるのは、強制的に休止期間から測位期間に移行したのちに、設定変更された間欠周期に基づいて間欠動作を行う点である。なお、図２及び図３と同様にベースクロック発生器４が常時ベースクロックを発生している。

図４において、休止期間中に周期の変更コマンドがＳＩＯ部１３に入力されると、ＳＩＯ部１３からＭＰＵ１２に割り込み信号が送信される。割り込み信号を受信したＭＰＵ１２は動作を開始し、タイマ１６に対してタイマ信号ＯＮを指示することによって、タイマ信号がＯＦＦからＯＮに切り換わる。これにより、図２及び図３と同様にＭＰＵ１２に対するベースクロックの供給が開始される。ＭＰＵ１２がベースクロックに基づいて動作が開始した以降は、図２及び図３に図示される動作と同様にＲＦ部２、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１の動作が開始する。このようにして、ＧＰＳ受信機１は、休止期間から測位期間に移行する。

休止期間から測位期間に移行したとき、図３に図示される動作と同様に、ＭＰＵ１２が休止期間の実績時間ｔ３をタイマ１６から読み取る。ここで、図３と同様に、休止期間の実績時間ｔ３は、休止期間の設定時間Ｔと異なる。また、ＭＰＵ１２が、休止期間の実績時間ｔ３と、測位期間から休止期間に移行する際に記憶したキャリア周波数及びコード位相とに基づいて、現在（休止期間から測位期間に移行したとき）のキャリア周波数及びコード位相を予測する点についても図３と同様である。そして、予測した現在のキャリア周波数及びコード位相をそれぞれ、キャリア発生器７及びコード発生器８に設定することにより、捕捉・追尾から測位までの一連の処理を開始する。これら一連の処理が完了すると、図２及び図３に図示される動作と同様に、ＭＰＵ１２は、ＳＩＯ部１３を介して外部に測位結果を出力する。なお、ＳＩＯ部１３を介してＭＰＵ１２に間欠周期の設定変更コマンドが入力されると、ＧＰＳ受信機１は、その後、設定変更された間欠周期に基づいて間欠動作を行う。

次に、本実施形態の間欠動作型ＧＰＳ受信機１のＭＰＵ１２、とくに予測に関連する部分の機能構成について図５を参照しつつ説明する。ここで、図５は、ＭＰＵ１２の予測に関連する機能ブロック図である。

図５において、ＭＰＵ１２は、信号処理部１７と、測位演算部１８と、予測処理部１９とを有する。これらは、いずれもソフトウェアによって処理を行う。

信号処理部１７は、積算回路１１からの相関データを読み取ることにより、受信した衛星信号がいずれの衛星からの信号であるかを特定すると共に、航法メッセージデータを抽出する。

測位演算部１８は、航法メッセージデータからアルマナック及びエフェメリスを抽出し、擬似距離を求めた時刻とアルマナック及びエフェメリスとから各衛星の位置情報を求め、これらの各衛星の位置情報と擬似距離とからＧＰＳ受信機１の位置及び速度を算出する。

予測処理部１９は、次の測位期間が始まる際にキャリア発生器７及びコード発生器８が発生させるべき初期状態を予測する。即ち、休止期間の実績時間ｔ１〜ｔ３と、測位期間から休止期間に移行する際に記憶したキャリア周波数及びコード位相とに基づいて、現在（休止期間から測位期間に移行したとき）のキャリア周波数及びコード位相を予測する。そして、この予測結果に基づいて、発生させるべきキャリアの周波数及びコードの位相をそれぞれキャリア発生器７及びコード発生器８に送信する。

以上のように、本実施形態では、測位期間と休止期間とを繰り返し、休止期間中における休止時間を計時する。そして、この休止時間の実績に基づいて、休止期間から測位期間に移行する際に発生させるべきキャリアの周波数及びコードの位相を予測する。従って、休止期間が設定された休止時間が経過する前に休止期間から測位期間に移行した場合であっても、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相との同期を早期に確立することができる。なお、本実施形態では、休止期間中においてクロック制御ＳＷ１４にＷＡＫＥＵＰ信号が入力されたとき、又はＳＩＯ部１３を介して休止時間設定変更のコマンドがＭＰＵ１２に入力されたときは、設定された休止時間が経過していなくても、休止期間から測位期間に移行する。ただし、休止期間から測位期間への移行は、ＷＡＫＥＵＰ信号又は休止期間の設定変更コマンドに限られず、他の信号が入力されたことによって、休止期間から測位期間に移行するようにしてもよい。

また、本実施形態では、クロック制御ＳＷ１４にＷＡＫＥＵＰ信号が入力されると、間欠モードから連続モードに切り換えられ、設定された休止時間の経過前であっても休止期間から測位期間に移行する。そして、休止時間の実績に基づいてキャリア及びコードを発生させるので、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相と発生させるキャリア及びコードとの同期を早期に確立することができる。

また、本実施形態では、ＳＩＯ部１３を介して休止時間設定変更のコマンドがＭＰＵ１２に入力されると、次の休止期間は、設定変更された休止時間が経過したときに休止期間から測位期間に移行する。ただし、クロック制御ＳＷ１４にＷＡＫＥＵＰ信号が入力されたとき、又はＳＩＯ部１３を介して休止時間設定変更のコマンドがＭＰＵ１２に入力されたときは、設定変更後の休止時間が経過したかどうかに関わらず、休止期間から測位期間に移行する。

また、本実施形態では、ＲＦ部２及びディジタル部３に対して電源を供給する電源５と、前記ディジタル部３からの要求に応じてＲＦ部２に対して給電状態及び停電状態を切り換える電源制御ＳＷ６とを備えている。そして、ディジタル部３が、設定された休止時間が経過したことに応じて電源制御ＳＷ６を停電状態から前記給電状態に切り換えている。従って、休止期間中はＲＦ部２に対して停電状態とすることができる。その結果、電源消費電力の低減を図りつつ、休止時間が一定でなくても休止期間から測位期間への移行時に、受信した衛星信号のスペクトル拡散位相と発生させるキャリア及びコードとの同期を早期に確立することができる。

また、本実施形態では、ディジタル部３が、キャリア発生器７、コード発生器８及び積算回路１１の他、測位演算を実施するＭＰＵ１２及びタイマ１６を有している。また、測位期間及び休止期間のいずれにおいてもベースクロックを発生させるベースクロック発生器４を備えている。ベースクロック発生器４で発生したベースクロックは、キャリア発生器７、コード発生器８、積算回路１１及びＭＰＵ１２に対してクロック切り換えＳＷ１５によって、ベースクロックの供給と停止とが切り換えられる。一方、タイマ１６に対しては、常時ベースクロックが供給されている。従って、休止期間中であっても、休止期間から測位期間に移行するときに、キャリア発生器７、コード発生器８、積算回路１１及びＭＰＵ１２に対してベースクロックの供給を開始することができる。その結果、休止期間中において、キャリア発生器７、コード発生器８、積算回路１１及びＭＰＵ１２に対して測位演算部の動作を停止させることができるので、さらなる消費電力の低減を図ることが可能となる。

尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が可能である。

間欠動作型ＧＰＳ受信機のブロック図である。 間欠周期が一定である場合におけるＧＰＳ受信機のタイミングチャートである。 休止期間中にＷＡＫＥＵＰ信号が入力された場合におけるＧＰＳ受信機のタイミングチャートである。 休止期間中に間欠周期の設定変更コマンドが入力された場合におけるＧＰＳ受信機のタイミングチャートを示す。 ＭＰＵの予測に関連する機能ブロック図である。

符号の説明

１ ＧＰＳ受信機
２ ＲＦ部（周波数変換部）
３ ディジタル部（制御部）
４ ベースクロック発生器
５ 電源
６ 電源制御ＳＷ
７ キャリア発生器
８ コード発生器
９，１０ミキサ
１１ 積算回路
１２ ＭＰＵ
１３ ＳＩＯ部
１４，１５ クロック制御ＳＷ
１６ タイマ
１７ 信号処理部
１８ 測位演算部
１９ 予測処理部

Claims (7)

1. 移動体に搭載され、前記移動体の位置又はそれに関する情報の測位演算を実行する測位期間及び前記測位演算を実行しない休止期間を有する測位装置であって、
   測位衛星からスペクトラム拡散変調された衛星信号を受信し、前記受信した衛星信号の周波数をより低い周波数の衛星信号に変換処理する周波数変換部と、
   キャリア及びコードを発生し、前記周波数変換された衛星信号と前記キャリア及びコードとの相関を求め、求めた相関に応じて前記キャリアの周波数及びコードの位相を制御することによって航法データを復調し、前記復調された航法データに基づいて測位演算を実行すると共に、少なくとも前記休止期間の実績を計時する制御部と、を備え、
   休止期間から測位期間に移行するとき、前記制御部が、前記休止期間の実績に基づいて前記測位期間移行時に発生させるべきキャリアの周波数及びコードの位相を予測し、前記予測結果に基づいたキャリア及びコードを発生させることを特徴とする測位装置。
2. 前記制御部が、休止期間における休止時間の設定が可能に構成され、休止期間において前記休止時間が経過したときに測位期間に移行するように制御し、
   前記休止期間において前記制御部に所定の信号が入力されたとき、前記設定された休止時間が経過したか否かに関わらず、前記制御部が前記休止期間から前記測位期間に移行させることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
3. 前記所定の信号が休止期間から測位期間に移行させるための信号であって、
   前記制御部が、前記所定の信号が入力されたことによって前記測位期間に移行させると共に、前記測位期間に移行したのちはさらに休止期間に移行しないように制御することを特徴とする請求項２に記載の測位装置。
4. 前記所定の信号が休止期間における休止時間の設定を変更するための信号であって、
   前記所定の信号が入力されたことによって前記測位期間に移行したのちの次の休止期間において、前記制御部が、前記設定変更後の休止時間が経過したときに測位期間に移行するように制御すると共に、
   前記次の休止期間において前記制御部に所定の信号が入力されたとき、前記設定変更後の休止時間が経過したか否かに関わらず、前記制御部が前記休止期間から前記測位期間に移行させることを特徴とする請求項２に記載の測位装置。
5. 前記周波数変換部及び前記制御部に対して電源を供給する電源部と、
   前記周波数変換部に対して給電状態と停電状態とを切り換える電源切り換え手段と、をさらに備え、
   前記制御部が、前記設定された休止時間が経過したことに応じて前記電源切り換え手段を前記停電状態から前記給電状態に切り換えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の測位装置。
6. 前記制御部が測位演算部及び計時手段を有すると共に、
   測位期間及び休止期間のいずれにおいてもベースクロックを発生させ、発生させたベースクロックを前記測位演算部及び前記計時手段に供給するベースクロック発生手段と、
   前記測位演算部に対してベースクロックの供給と停止とを切り換えるクロック切り換え手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の測位装置。
7. 測位衛星から受信したスペクトラム拡散変調された衛星信号の周波数をより低い周波数の衛星信号に変換処理し、キャリア及びコードを発生させて、前記周波数変換された衛星信号と前記キャリア及びコードとの相関を求め、求めた相関に応じて前記キャリアの周波数及びコードの位相を制御することによって航法データを復調し、前記復調された航法データに基づいて測位演算を実行する測位期間と、
   前記測位演算を実行しない休止期間と、を有し、
   休止期間から測位期間に移行するとき、前記休止期間における実績の時間に基づいて前記測位期間移行時に発生させるべきキャリアの周波数及びコードの位相を予測し、前記予測結果に基づいてキャリア及びコードを発生させることを特徴とする測位方法。

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