JP2006145315A

JP2006145315A - 測位装置

Info

Publication number: JP2006145315A
Application number: JP2004334059A
Authority: JP
Inventors: Makoto Murakami; 誠村上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】本発明は、通信用電波の影響を排除して、測位衛星からの衛星電波に基づく測位を行うことができる通信機能付の小型の測位装置を提供すること。
【解決手段】測位衛星からの衛星電波を受信する衛星電波受信アンテナ１６と、通信のための送信電波を送信する通信アンテナ１８と、を有する測位装置１０であって、衛星電波受信アンテナ１６が受信する送信電波と同一範囲の電波強度の送信電波を受信し、衛星電波受信アンテナ１６が受信する送信電波の位相と逆位相の電波である相殺用電波を生成する相殺用電波生成装置２１と、相殺用電波によって、衛星電波受信アンテナ１６が受信した送信電波を相殺する送信電波相殺装置１６ｃと、を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、測位衛星からの信号に基づいて測位を行う測位装置に関するものである。

従来、衛星航法システムである例えば、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を利用してＧＰＳ受信機の現在位置を測位する測位システムが実用化されている。
一方、通信機器である例えば、携帯電話機も普及している。
そして、ＧＰＳ受信機と携帯電話機が一体となった端末装置（以後、通信機能付ＧＰＳ受信機と呼ぶ）も実用化されている。
このような通信機能付ＧＰＳ受信機においては、ＧＰＳ衛星からの信号を受信するためのアンテナ（以後、ＧＰＳアンテナと呼ぶ）と、通信用のアンテナ（以後、通信アンテナと呼ぶ）が別々に設けられ、ＧＰＳアンテナによってＧＰＳ衛星からの電波を受信し、通信アンテナによって通信用の電波を送受信するようになっている。
ところが、通信アンテナが送信する電波の強度は、ＧＰＳアンテナが受信するＧＰＳ衛星からの電波の強度よりも格段に大きいため、通信アンテナから送信される電波がＧＰＳアンテナによって受信されると、ＧＰＳアンテナがＧＰＳ衛星から受信する電波に影響を与え、測位ができなくなる場合がある。
これに対して、通信機能付ＧＰＳ受信機において、ＧＰＳアンテナと通信アンテナを距離を離して配置する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−３１４３１３号公報（図２等）

しかし、携帯電話機などの小型の機器においては、ＧＰＳアンテナと通信アンテナとの間の距離を離すことには限界があり、通信アンテナから送信される電波がＧＰＳアンテナによって受信され、ＧＰＳアンテナがＧＰＳ衛星から受信する電波に影響を与える場合があるという問題がある。

そこで、本発明は、通信用電波の影響を排除して、測位衛星からの衛星電波に基づく測位を行うことができる通信機能付の小型の測位装置を提供することを目的とする。

前記目的は、第１の発明によれば、測位衛星からの電波である衛星電波を受信する衛星電波受信アンテナと、通信のための電波である送信電波を送信する通信アンテナと、を有する測位装置であって、前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波と同一範囲の電波強度の前記送信電波を受信し、前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波の位相と逆位相の電波である相殺用電波を生成する相殺用電波生成装置と、前記相殺用電波によって、前記衛星電波受信アンテナが受信した前記送信電波を相殺する送信電波相殺装置と、を有することを特徴とする測位装置により達成される。

第１の発明の構成によれば、前記測位装置は、前記相殺用電波生成装置を有するから、前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波と同一範囲の電波強度の前記送信電波を受信し、前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波の位相と逆位相の電波である相殺用電波を生成することができる。
そして、前記測位装置は、前記送信電波相殺装置を有するから、前記相殺用電波によって、前記衛星電波受信アンテナが受信した前記送信電波を相殺することができる。
このため、前記測位装置は、小型の機器であっても、前記相殺用電波生成装置及び前記送信電波相殺装置を配置することによって、前記衛星電波受信アンテナが受信した前記衛星電波に前記送信電波が影響を与えることを排除して、現在位置の測位を行うことができる。
これにより、通信用電波の影響を排除して、測位衛星からの衛星電波に基づく測位を行うことができる通信機能付の小型の測位装置を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明の構成において、前記相殺用電波生成装置の送信電波受信アンテナの大きさ、及び、前記送信電波受信アンテナと前記通信アンテナとの距離及び位置関係は、前記送信電波受信アンテナが受信する前記送信電波の電波強度が、前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波の電波強度と同一範囲となるように規定されていることを特徴とする測位装置である。

一般に、アンテナが受信する電波の電波強度は、アンテナの大きさと、アンテナと電波の発信源からの距離や位置関係に基づいて規定される。
この点、第２の発明の構成によれば、前記測位装置においては、前記相殺用電波生成装置の送信電波受信アンテナの大きさ、及び、前記送信電波受信アンテナと前記通信アンテナとの距離と位置関係は、前記送信電波受信アンテナが受信する前記送信電波の電波強度が、前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波の電波強度と同一範囲となるように規定されている。
このため、例えば、前記測位装置が小型の機器であって、前記送信電波受信アンテナと前記通信アンテナとの距離と位置関係が構造上の制限を受ける場合であっても、前記送信電波受信アンテナの大きさを調整することによって、前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波と同一範囲の電波強度の前記送信電波を受信することができる。

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明のいずれかの構成において、前記相殺用電波生成装置は、受信した前記送信電波の位相を規定するための遅延線を有していることを特徴とする測位装置である。

一般に、電波の位相は電波が進行する距離によって規定されるから、電波が進行する距離を規定することによって電波の位相を規定することができる。
この点、第３の発明の構成によれば、前記相殺用電波生成装置は、受信した前記送信電波の位相を規定するための遅延線を有している。この遅延線の長さを調整することで、前記送信電波受信アンテナが受信した前記送信電波の位相を、前記衛星電波受信アンテナが受信した前記送信電波の位相と逆位相にすることができる。

以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明の実施の形態の端末１０等を示す概略図である。
図１に示すように、端末１０は、以下に説明するように、ＧＰＳ受信機を兼ねた携帯電話機である。
図１に示すように端末１０は、表示部筐体１２に基板１４、衛星電波受信アンテナ１６を格納している。

衛星電波受信アンテナ１６は、測位衛星である例えば、ＧＰＳ衛星８ａ，８ｂ，８ｃ及び８ｄからの電波である例えば、衛星電波Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４を受信する衛星電波受信アンテナの一例である。端末１０は、複数のＧＰＳ衛星８ａ等からの衛星電波Ｇ１等に基づいて、端末１０の現在位置を測位することができるようになっている。なお、基板１４はグラウンド（ＧＮＤ）電位が確保されている。

図１に示すように、基板１４には、ＧＰＳ受信機１７が配置されており、上述の衛星電波受信アンテナ１６と接続されている。このＧＰＳ受信機１７によって、ＧＰＳ信号Ｇ１等に基づく測位を行うことができる。
この衛星電波受信アンテナ１６は、後述の通信アンテナ１８からの送信電波も受信するが、ＧＰＳ受信機１７は後述のように、送信電波の影響を排除して測位を行うことができるようになっている。

図１に示すように、端末１０は、通信アンテナ１８を有する。通信アンテナ１８は、通信のための送信電波を送信する通信アンテナの一例である。端末１０は、通信基地局（図示せず）及び通信網である例えば、インターネット網（図示せず）を介して、電波を送受信することによって、他の携帯電話機等（図示せず）と通信可能になっている。

図１に示すように、端末１０は、表示部筐体１２に、サブアンテナ２１を格納している。サブアンテナ２１は、衛星電波受信アンテナ１６が受信する通信アンテナ１８からの送信電波Ｓ１と同一範囲の電波強度の送信電波Ｓ２を受信し、後述のように、衛星電波受信アンテナ１６が受信する後述の送信電波Ｓ１の位相と逆位相の電波である送信電波Ｓ２ａ（図３（ｃ）参照）を生成するように構成されている。この送信電波Ｓ２ａは相殺用電波の一例であり、サブアンテナ２１は、相殺用電波生成装置の一例である。ここで、同一範囲の電波強度とは、電界強度の相違が例えば、プラスマイナス（±）５パーセント（％）以内であることを意味する。この同一範囲は、後述する相殺用電波によって衛星電波受信アンテナ１６が受信した送信電波を有効に相殺できる範囲である。すなわち、相殺用電波によって衛星電波受信アンテナ１６が受信した送信電波を相殺し、その結果、測位精度の劣化を防止することができる範囲である。

図１に示すように、端末１０は、表示部筐体１２に表示画面２０を有しており、各種情報等を表示することができる。また、端末１０は、表示部筐体１２にスピーカ孔２２を有している。

また、端末１０は、操作部筐体２４を有しており、操作部筐体２４は各種部品を搭載する基板２６を格納している。
操作部筐体２４は、操作ボタン群２８及び、マイク孔３０を有している。
表示部筐体１２と操作部筐体２４は、ヒンジ３２によって、物理的電気的に接続されている。端末１０は、ヒンジ３２が回動することによって、表示部筐体１２と操作部筐体２４が開閉可能ないわゆる、フリップタイプの携帯電話機である。

なお、本実施の形態とは異なり、端末１０は、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ_）等であってもよい。

図２は、端末１０の表示部筐体１２の内部構成の一例を示す概略図である。
図２に示すように、衛星電波受信アンテナ１６は、衛星電波Ｇ１等を受信する衛星電波受信アンテナ本体１６ａと、衛星電波受信アンテナ本体１６ａとＧＰＳ受信機１７を接続する接続線１６ｂとからなる。

図２に示すように、通信アンテナ１８は、通信アンテナカバー１８ａと、通信アンテナカバー１８ａに格納された通信アンテナ本体１８ｂと、図示しない電力供給装置と通信アンテナ本体１８ｂを接続する電力供給線１８ｃとからなる。

図２に示すように、サブアンテナ２１は、サブアンテナ本体２１ａと、遅延線２１ｂとからなる。遅延線２１ｂは例えば、マイクロストリップライン（Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐｌｉｎｅ）である。この遅延線２１ｂには、ＬＣ回路２１ｃが接続されている。サブアンテナ本体２１ａは、送信電波受信アンテナの一例である。遅延線２１ｂは、遅延線の一例である。
遅延線２１ｂは接続線１６ｂと、接点１６ｃで接続されている。
遅延線２１ｂのＬＣ回路２１ｃは、接続線１６ｂ側から衛星電波Ｇ１等がサブアンテナ２１側へ入力されるのを防止するための構成である。ＬＣ回路は例えば、コンデンサとコイルで構成されている。

サブアンテナ本体２１ａの長さＬ、及び、サブアンテナ本体２１ａと通信アンテナ本体１８ｂとの距離ｄ及び位置関係は、サブアンテナ本体２１ａが、通信アンテナ本体１８ｂから受信する送信電波Ｓ１の電波強度が、衛星電波受信アンテナ本体１６ａが受信する送信電波Ｓ２の電波強度と同一範囲となるように規定されている。
例えば、端末１０が小型の機器であって、サブアンテナ本体２１ａと通信アンテナ１８との距離及び位置関係が構造上の制限を受ける場合であっても、サブアンテナ本体２１ａの長さＬを含む大きさを調整することによって、衛星電波受信アンテナ１６が受信する送信電波Ｓ１と同一範囲の電波強度の送信電波Ｓ２を受信することができる。

遅延線２１ｂは、サブアンテナ２１が通信アンテナ１８から受信した送信電波の位相を規定するための構成である。この遅延線２１ｂの長さを調整することによって、接点１６ｃにおいて、サブアンテナ本体２１ａが受信した送信電波Ｓ２の位相を、衛星電波受信アンテナ１６が受信した送信電波Ｓ１の位相と逆位相にすることができる。

図３は、送信電波の一例を示す概略図である。
図３（ａ）は、衛星電波受信アンテナ１６（図２参照）が通信アンテナ１８から受信した送信電波Ｓ１を示す図である。正確には、送信電波が図２の接点１６ｃに到達した状態を示している。
図３（ｂ）は、サブアンテナ２１（図２参照）が通信アンテナ１８から受信した送信電波Ｓ２を示す図である。

図３（ｃ）は、図３（ｂ）の送信電波Ｓ２が、遅延線２１ｂ（図２参照）を通過して接点１６ｃ（図２参照）に到達した状態である送信電波Ｓ２ａを示す図である。
図３（ｃ）に示すように、送信電波Ｓ２は遅延線２１ｂを通過することによって、その位相は接点１６ｃにおいて、送信電波Ｓ２ａに示すようになっている。この送信電波Ｓ２ａの位相は、送信電波Ｓ１の位相と逆位相になっている。

送信電波Ｓ２ａの位相は遅延線２１ｂの長さを調整することによって自在に調整可能であるから、送信電波Ｓ１と送信電波Ｓ２の位相が等しいか否かに関わらず、送信電波Ｓ２ａの位相を、送信電波Ｓ１の位相と逆位相にすることが可能である。

接点１６ｃにおいて、図３（ｃ）の送信電波Ｓ２ａによって、図３（ａ）の送信電波Ｓ１が相殺される。すなわち、送信電波Ｓ２ａは相殺電波の一例であり、接点１６ｃは、送信電波相殺装置の一例である。

上述のように、端末１０は、サブアンテナ２１を有するから、衛星電波受信アンテナ１６が通信アンテナ１８から受信する送信電波Ｓ１と同一範囲の電波強度の送信電波Ｓ２を受信し、衛星電波受信アンテナ１６が受信する送信電波の位相と逆位相の電波である相殺用電波Ｓ２ａを生成することができる。
そして、端末１０は、接点１６ｃにおいて、送信電波Ｓ２ａによって、衛星電波受信アンテナ１６が受信した送信電波Ｓ１を相殺することができる。
このため、端末１０は、小型の機器であっても、サブアンテナ２１及び接点１６を配置することによって、衛星電波受信アンテナ１６が受信した衛星電波Ｇ１等に通信アンテナ１８からの送信電波が影響を与えることを排除して、現在位置の測位を行うことができる。
これにより、通信用電波の影響を排除して、ＧＰＳ衛星８ａ等からの衛星電波Ｇ１等に基づく測位を行うことができる。

特に、例えば、屋内等で衛星電波Ｇ１等が微弱な場合には、衛星電波Ｇ１等を連続して受信することが測位のために必要であるが、測位中に強力な送信電波がＧＰＳ受信機１７に入力されると、衛星電波Ｇ１等（図１参照）の受信感度が落ちたり、測位できなくなったりする。
この点、上述のように、衛星電波受信アンテナ１６が受信した送信電波Ｓ１は送信電波Ｓ２ａによって相殺されて消滅するから、微弱な衛星電波Ｇ１等を高感度で受信する必要がある場合に、たとえ、通信アンテナから通信用電波が発信されたとしても、衛星電波Ｇ１等の受信感度が落ちたり、測位できなくなることはない。

また、端末１０は、衛星電波受信アンテナ１６と通信アンテナ１８の物理的な距離によってではなくて、電波の特性を利用して、衛星電波受信アンテナ１６が受信した通信アンテナ１８からの送信電波を相殺するようにしているから、端末１０が小型の携帯電話機の場合であっても、送信電波に妨害されずに測位を行うことができる。
これにより、端末１０は、端末１０の使用者が通話中であっても、送信電波の影響を排除して、ＧＰＳ衛星８ａ等からの衛星電波Ｇ１等に基づく測位をすることができる。

なお、衛星電波受信アンテナ１６と通信アンテナ１８及びサブアンテナ２１の位置は、端末１０の開閉によっても変化しないようになっているから、製造時に調整した衛星電波受信アンテナ１６と通信アンテナ１８及びサブアンテナ２１の位置が端末１０が使用されている間に変化することはない。
また、端末１０においては、衛星電波受信アンテナ１６とＧＰＳ受信機１７との間に、送信電波を排除するための部品（素子）である例えば、フィルタを配置する必要がない。フィルタを配置すると、送信電波を排除することはできるが、ＧＰＳ衛星８ａ等からの電波Ｇ１等の電波強度も劣化し、受信感度が悪化する。
この点、端末１０においては、衛星電波受信アンテナ１６とＧＰＳ受信機１７との間に、上述のフィルタを配置する必要がないから、受信感度の悪化を防止することができる。

（本実施の形態の変形例）
次に、本実施の形態の変形例について説明する。本変形例における端末１０Ａ（図４参照）の構成は、上述の端末１０と多くの構成が共通するため共通する部分は同一の符号等とし、説明を省略し、以下、相違点を中心に説明する。

図４は、端末１０Ａの表示部筐体１２の内部構成の一例を示す概略図である。
図４に示すように、端末１０Ａは、端末１０と異なり、サブアンテナ２１は有さず、相殺電波供給装置４０を有する。
相殺電波供給装置４０は、衛星電波受信アンテナ１６が受信する通信アンテナ１８からの送信電波Ｓ１（図３（ａ）参照）と同一範囲の電波強度の送信電波Ｓ２（図３（ｂ）参照）を受信し、接点１６ｃにおいて、送信電波Ｓ１の位相と逆位相の電波である送信電波Ｓ２ａ（図３（ｃ）参照）を生成するように構成されている。すなわち、相殺電波供給装置４０もまた、相殺用電波生成装置の一例である。

具体的には、相殺電波供給装置４０の相殺電波取得線４０ａは通信アンテナ１８の電力供給線１８ｃに接続されており、図３（ｂ）に示す送信電波Ｓ２を取得する。相殺電波取得線４０ａは例えば、マイクロストリップラインである。
送信電波Ｓ２は、遅延線４０ｂを通過すると図３（ｃ）に示す送信電波Ｓ２ａとなる。
上述のように、この送信電波Ｓ２ａは、衛星電波受信アンテナ１６ａが受信する図３（ａ）の送信電波Ｓ１と電波強度が同一範囲であって、接点１６ｃにおいて逆位相であるから、接点１６ｃにおいて相殺される。

本発明は、上述の各実施の形態に限定されない。さらに、上述の各実施の形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。

本発明の実施の形態の端末等を示す概略図である。端末の表示部筐体の内部構成の一例を示す概略図である。送信電波の一例を示す概略図である。端末の表示部筐体の内部構成の一例を示す概略図である。

符号の説明

１０，１０Ａ・・・端末、１２・・・表示部筐体、１４・・・基板、１６・・・衛星電波受信アンテナ、１６ｂ・・・接続線、１６ｃ・・・接点、１７・・・ＧＰＳ受信機、１８・・・通信アンテナ、１８ａ・・・通信アンテナカバー、１８ｂ・・・通信アンテナ本体、１８ｃ・・・電力供給線、２０・・・表示画面、２１・・・サブアンテナ、２１ａ・・・サブアンテナ本体、２１ｂ・・・遅延線、２１ｃ・・・ＬＣ回路、２２・・・スピーカ孔、２４・・・操作部筐体、２６・・・基板、２８・・・操作部ボタン群、３０・・・マイク孔、３２・・・ヒンジ、４０・・・相殺電波供給装置

Claims

測位衛星からの電波である衛星電波を受信する衛星電波受信アンテナと、
通信のための電波である送信電波を送信する通信アンテナと、
を有する測位装置であって、
前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波と同一範囲の電波強度の前記送信電波を受信し、前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波の位相と逆位相の電波である相殺用電波を生成する相殺用電波生成装置と、
前記相殺用電波によって、前記衛星電波受信アンテナが受信した前記送信電波を相殺する送信電波相殺装置と、
を有することを特徴とする測位装置。
前記相殺用電波生成装置の送信電波受信アンテナの大きさ、及び、前記送信電波受信アンテナと前記通信アンテナとの距離及び位置関係は、前記送信電波受信アンテナが受信する前記送信電波の電波強度が、前記衛星電波受信アンテナが受信する前記送信電波の電波強度と同一範囲となるように規定されていることを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
前記相殺用電波生成装置は、受信した前記送信電波の位相を規定するための遅延線を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の測位装置。