JP2008197084A - Ｇｐｓ受信器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＲＴＣ回路を用いることなく、ローカル時間基準を計算することができ、不揮発性記憶ユニットを用いてバックアップ航法データ格納するＧＰＳ受信器を提供し、前記ローカル時間基準およびバックアップ航法データは、ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減するために使用される。
【解決手段】本発明のＧＰＳ受信器は、不揮発性記憶ユニットと測位ユニットとを備える。測位ユニットは、不揮発性記憶ユニットからバックアップ航法データを読み出し、ＧＰＳ受信器の電源が投入された後にローカル時間基準を計算する機能を有する。測位ユニットは、更に、バックアップ航法データとローカル時間基準を用いて、ＧＰＳの位置を計算する機能を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＧＰＳ受信器に関し、詳しくは、ＧＰＳ受信器における初期位置算出時間(TTFF; Time To First Fix)の低減に関する。

全地球測位システム(GPS; Global Positioning System)は、世界のあらゆる場所でＧＰＳ受信器に位置情報を提供するために米国防総省によって開発された衛星(satellite)ベースのシステムである。従って、正しく装備されたＧＰＳ受信器は、位置が所望されるときに位置情報を提供するために使用される。ＧＰＳシステムは、約２時間周期で地球の周回軌道を回る２４個以上の衛星と複数の地上管制局(ground control station)とによって可能とされる。上述の衛星は、星座(constellation)を形成し、６枚の軌道面(orbiting plane)に配置される。ここで、軌道面は、６０度だけ離して配置され、赤道面に対して約５５度だけ傾いている。この種の配置は、地球上でいつでもどこでも、山や高層ビルのような障害物を無視して、ＧＰＳ受信器が４ないし１１個のＧＰＳ衛星から信号を受信することを保証する。

任意のＧＰＳ衛星によって送信(broadcast)されたデータは、航法メッセージ(navigation message)として知られる。航法メッセージは、エフェメリス(ephemeris)、アルマナック(almanac)、ＧＰＳ衛星ベースの時間基準(GPS satellite based time reference)のような複数の情報を含む。ここで、エフェメリスは、ＧＰＳ衛星の位置を示すデータのセットを指す。アルマナックは、動作中の一式のＧＰＳ衛星群(fleet)の軌道を示すデータのセットを指す。ＧＰＳ衛星ベースの時間基準は、各ＧＰＳ衛星上の原子時計によって発生された高精度の時間基準である。

通常、航法メッセージは、１秒あたり５０ビットのデータレートを有する狭帯域の二相位相変調(BPSK; Binary Phase Shift Keyed)信号である。ＧＰＳシステムの性能を強化するために、各衛星の航法メッセージは広帯域信号に拡散される必要がある。従って、航法メッセージは、高レートの繰り返しの擬似ランダムノイズ(PRN; Pseudo-Random Noise)コードで１次変調される。送信前に、変調された航法メッセージは、高周波の搬送波で更に変調される必要がある。

ＧＰＳ受信器の三次元（３Ｄ）位置を判定するために、このＧＰＳ受信器は、少なくとも４つのＧＰＳ衛星の位置と擬似距離(pseudo range)を取得する必要がある。ここで、擬似距離は、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ衛星との間の距離を言う。ＧＰＳ衛星の位置はエフェメリスから計算することができる。そして、擬似距離は、ＧＰＳ衛星がＧＰＳ衛星信号を送信した時刻と、そのＧＰＳ衛星信号がＧＰＳ受信器に受信された時刻との間の時間間隔から計算することができる。従って、位置および擬似距離は、航法メッセージに基づいて計算することができる。上記航法メッセージを取得するために、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ衛星信号を取得(acquire)し追尾(track)する必要がある。

ＧＰＳ衛星信号の取得段階において、ＧＰＳ受信器は、最初に、局部搬送波(local carrier)を生成し、その局部搬送波を用いてＧＰＳ信号を復調する。しかしながら、衛星は、高速で地球の周回軌道を回り、且つＧＰＳ受信器も移動しており、従ってＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数は、ドップラー効果の結果、シフトする。ドップラー効果によって引き起こされるＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数シフトは、搬送波ドップラー周波数シフトとして知られている。従来、最大搬送波ドップラー周波数シフトは約±１０ｋＨｚであると推測することは妥当である。従って、ＧＰＳ受信器は、±１０ｋＨｚの範囲でＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数を取得する必要がある。

更に、ＧＰＳ衛星信号の取得段階において、ＧＰＳ受信器は、また、ＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコード位相を求めてＰＲＮコード位相誤差を取り除く必要がある。ここで、ＰＲＮコード位相誤差は、ＧＰＳ衛星によって使用されるＰＲＮコードと、ＧＰＳ受信器によって生成されるＰＲＮコードとの間のコード位相差を言う。上記の搬送波ドップラー周波数シフトおよびＰＲＮコード位相誤差の他にも、局部発振器によって供給される基準周波数と、ＧＰＳ受信器のローカル時間基準(local time reference)は、正確ではなく、誤差を含んでいるかもしれない。ＧＰＳ受信器は、また、上記基準周波数の誤差とローカル時間基準の誤差を取り除く必要がある。ＧＰＳ衛星信号の追尾段階では、上述の全ての誤差は取り除かれ、航法メッセージが取得される。理論上、ＧＰＳ受信器は、ユーザーの位置を計算するのに最小でも約１８秒を要する。しかしながら、各ＧＰＳ衛星の信号は、ＧＰＳ受信器に同時には到着せず、ＧＰＳ受信器は各ＧＰＳ衛星信号を取得するのに時間を必要とする。従って、従来、ＧＰＳ受信器がＧＰＳ衛星信号の取得と追尾を完了し、ユーザーの位置を計算するのに、３０秒から数分の時間がかかる。

ＧＰＳ受信器の性能を評価するのに、多くのパラメータが使用される。そのパラメータの一つは、ＧＰＳ受信器の電源が投入された時刻から、ＧＰＳ受信器がこのＧＰＳ受信器の現在位置を判定する時刻までの時間遅延である。このパラメータは、初期位置算出時間(TTFF; Time To First Fix)として知られる。一般に、最も短いＴＴＦＦを有するＧＰＳ受信器が望ましい。ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦは、そのＧＰＳ受信器の個々のハードウェアおよびソフトウェアの影響を受ける。上述したように、従来のＧＰＳ受信器のＴＴＦＦは、３０秒から数分の範囲である。

ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減するために、多くの解決策が提案された。或る解決策では、ＧＰＳ受信器の電源がオフにされたときに、メモリにバックアップ航法データを格納する機能を有するＧＰＳ受信器が提供され、上記バックアップ航法データは、ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減させるために使用される。バックアップ航法データは、各ＧＰＳ衛星のＧＰＳ衛星ベースの時間基準、エフェメリス、アルマナックを含む。バックアップ航法データは、また、ユーザーの位置やタイムマーク(time mark)などのような他の情報を含んでもよい。タイムマークは、バックアップ航法データが生成された時刻を示す。

ＧＰＳ受信器の電源が再び投入されると、ＧＰＳ受信器は、バックアップ航法データからのエフェメリスを使用して、任意のＧＰＳ衛星の搬送波ドップラー周波数シフトと位置を判定する。ＧＰＳ受信器は、また、アルマナックを使用して、ＧＰＳ衛星のおおよその位置を判定する。ＧＰＳ衛星のおおよその位置が判定されると、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ衛星のおおよその位置を用いて、各ＧＰＳ衛星の搬送波ドップラー周波数シフトを見積もることができる。ＧＰＳ受信器は、また、ＧＰＳ衛星ベースの時間基準を用いてローカル時間基準を同期させる。ＧＰＳ受信器がＧＰＳ衛星の位置、またはＧＰＳ衛星信号の搬送波ドップラー周波数シフトを得ると、ＧＰＳ受信器は、広い範囲でＧＰＳ衛星の搬送波周波数を取得する必要がない。従って、ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦが著しく低減される。

しかしながら、上述の複数の地上管制局の制御下で、エフェメリスおよびアルマナックが時折変化する。エフェメリスは数時間ごとに一度更新される一方でアルマナックは数日ごとに更新される。従って、ＧＰＳ受信器は、メモリに格納されたバックアップ航法データが電源投入後に有効(valid)であるかどうかを検証する必要がある。従って、上述の解決策では、また、バッテリーによって給電されて、ＧＰＳ受信器の電源がオフにされている間にローカル時間基準を提供する機能を有する実時間クロック(RTC; Real Time Clock)回路が備えられる。ＧＰＳ受信器の電源が再び投入されると、上記ＲＴＣ回路によって提供されるローカル時間基準は、バックアップ航法データを検証するために使用されることができる。

図１は、従来技術に係るＧＰＳ受信器のブロック図である。このＧＰＳ受信器１０６は、バッテリー給電されたＲＡＭを用いてバックアップ航法データを格納すると共に、バッテリー給電されたＲＴＣ回路を用いてローカル時間基準を提供している。図１に示されるようなＧＰＳ受信器１０６は、バックアップ航法データとローカル時間基準を用いて、ＧＰＳ受信器についての位置の判定中のＴＴＦＦを低減することができる。

ＧＰＳ受信器１０６は、ＧＰＳ信号を処理してＧＰＳ受信器についての位置を計算する機能を有する測位ユニット(positioning unit)１００と、測位ユニット１００と連通して情報のやり取りが可能なＲＡＭ１０２と、測位ユニットにローカル時間基準を提供するためのＲＴＣ回路１０４と、ＲＡＭ１０２およびＲＴＣ回路１０４に電力を供給するためのバッテリー１０８とから構成される。

ＧＰＳ受信器１０６の電源が投入されると、測位ユニット１００は、到来するＧＰＳ信号を処理し、航法メッセージとＧＰＳ衛星ベースの時間基準を取得し、ＧＰＳ受信器についての位置を継続して計算する。ＧＰＳ受信器１０６のローカル時間基準は誤差を含んでいるので、測位ユニット１００は、ローカル時間基準をＧＰＳ衛星ベースの時間基準に同期させる必要がある。ＴＴＦＦを低減させるために、測位ユニット１００は、また、所定の時間間隔でバックアップ航法データを生成してＲＡＭ１０２に格納する。ＲＡＭ１０２は、バックアップ航法データを格納し、ＧＰＳ受信器１０６の電源がオフにされたときには、引き続き電源が供給されてバックアップ航法データの喪失を防止することができる。

ＧＰＳ受信器１０６の電源がオフにされたとき、またはＧＰＳ受信器１０６に供給される電力が誤って中断されたとき、バッテリー１０８が、ＲＡＭ１０２とＲＴＣ回路１０４に電力を供給する。従って、ＧＰＳに対する電力供給が中断されたときには、バッテリ１０８が、ＲＡＭ１０２に格納されたバックアップ航法データが保存され、ＲＴＣ回路１０４が動作を継続することを保証する。

ＧＰＳ受信器１０６の電源が再び投入されると、測位ユニット１００は、ＲＡＭ１０２に格納されたバックアップ航法データを読み出すと共に、ＲＴＣ回路１０４によって提供されるローカル時間基準を取得する。ＲＴＣ回路１０４によって提供されるローカル時間基準は誤差を含むが、このローカル時間基準は、ＲＡＭ１０２に格納されたバックアップ航法データを検証するのに用いることができる。バックアップ航法データを検証するためには、測位ユニット１００は、ローカル時間基準と、バックアップ航法データからのタイムマークとの間の時間間隔を計算する必要がある。もし、この時間間隔が、所定期間(predetermined period)を超えていれば、バックアップ航法データは無効と見なされ、ＧＰＳ受信器１０６は、広い周波数範囲でＧＰＳ衛星信号を取得することを開始する。その結果、ＧＰＳ衛星信号の取得に多くの時間がかかる。バックアップ航法データが有効であれば、測位ユニット１００は、ＧＰＳ受信器の電源が投入された後にバックアップ航法データを用いてＧＰＳ受信器についての位置を判定し、広い周波数範囲でＧＰＳ衛星信号を取得することを回避する。従ってＧＰＳ受信器１０６のＴＴＦＦが低減される。

上述の解決策では、ＴＴＦＦを低減するために、ＲＴＣ回路とＲＡＭの両方が必要であり、ＲＴＣ回路とＲＡＭに対する電力供給は中断されてはならない。しかしながら、バッテリー１０８が消耗し、またはバッテリー１０８がＲＡＭ１０２またはＲＴＣ回路１０４から切断される状況が存在する。従って、ＧＰＳ受信器の電源が再び投入された後に、ＲＴＣ回路１０４は、ＧＰＳ受信器１０６にローカル時間基準を提供することができない。従って、バックアップ航法データは、バッテリーが消耗し尽くされ、または一時期の間、取り外された状況下では、ＴＴＦＦを低減する目的でＧＰＳ受信器の位置を判定するのに使用できない。

従って、ＲＴＣ回路を使用することなくＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減することができると共に停電に影響されることのないシステムが求められ、それは、本発明が主として指向するシステムである。

本発明は、有利には、ＲＴＣ回路を用いることなく、ローカル時間基準を計算することができ、不揮発性記憶ユニットにバックアップ航法データを格納することができるＧＰＳ受信器を提供する。結果として、停電に影響されず、且つＲＴＣ回路を有することなくＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減するという目標が達成される。

本発明の一実施形態では、不揮発性記憶ユニットと測位ユニットとを備えたＧＰＳ受信器が提供される。不揮発性記憶ユニットは、ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減するために使用できるバックアップ航法データを格納する機能を有する。ＧＰＳ受信器の電源が投入された後、測位ユニットは、ＲＴＣ回路を用いることなくローカル時間基準を計算すると共に、不揮発性記憶ユニットからバックアップ航法データを読み取る機能を有する。測位ユニットは、更に、上記ローカル時間基準とバックアップ航法データを用いて、ＧＰＳ受信器についての位置を判定する間のＴＴＦＦを低減することができる。

本発明の他の実施形態では、また、バックアップ航法データを用いてＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減する方法が提供される。本方法は、不揮発性記憶ユニットに前記バックアップ航法データを格納するステップと、前記バックアップ航法データを検証するためのローカル時間基準を計算するステップと、前記ＧＰＳ受信器の電源が投入されたときに前記不揮発性記憶ユニットから前記バックアップ航法データを読み出すステップと、前記ローカル時間基準と前記バックアップ航法データとに基づき、前記ＧＰＳ受信器についての位置を計算するステップとを含む。

本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明が進むにつれて明らかになるであろう。図面において同様の要素には同様の符号を付す。

図１は、従来技術に係るＧＰＳ受信器のブロック図である。

図２は、本発明の一実施形態による典型的なＧＰＳ受信器のブロック図である。

図３は、本発明の他の実施形態による典型的なＧＰＳ受信器のブロック図である。

図４は、本発明の一実施形態による典型的なＧＰＳ受信器の動作のフローチャートである。

図２は、本発明による典型的なＧＰＳ受信器２０４のブロック図であり、このＧＰＳ受信器２０４は、不揮発性記憶ユニット２０２、好ましくは不揮発性メモリ(NVM; Non-Volatile Memory)を用いてバックアップ航法データを格納し、ＲＴＣ回路を用いることなくローカル時間基準を計算する。図２に示されたＧＰＳ受信器２０４は、測位ユニット２００とＮＶＭ２０２を備える。測位ユニット２００は、ＮＶＭ２０２と連通して情報のやり取りが可能になっている。測位ユニット２００は、ＧＰＳ衛星信号を取得(acquiring)し追尾(tracking)する機能と、ＧＰＳ衛星信号から航法メッセージを復調する機能と、ＧＰＳ受信器についての位置を判定(determine)する機能を有する任意の種々のプロセッサを含んでもよい。測位ユニット２００は、バックアップ航法データを用いて、ＧＰＳ受信器２０４の電源が投入された後にＧＰＳ受信器についての位置を判定する機能を有する。測位ユニット２００は、更に、バックアップ航法データとローカル時間基準を用いて、目に見える受信可能な各ＧＰＳ衛星(visible GPS satellite)の搬送波ドップラー周波数シフトを見積もる機能を有する。加えて、測位ユニット２００は、ＧＰＳ受信器２０４の局部発振器の周波数誤差を見積もる機能を有する。バックアップ航法データは、ＮＶＭ２０２に格納され、ＮＶＭ２０２は、電力がなくてもバックアップ航法データを保存することができる。ＮＶＭ２０２は、フラッシュメモリ、強誘電体ＲＡＭ（ＦＲＡＭ）、或いは磁気抵抗ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）のような任意の種々の不揮発性メモリであることができる。ＮＶＭ２０２は、消去可能であると共にプログラム可能である。従って、ＮＶＭ２０２の内容は、測位ユニット２００によって消去されプログラムされることができる。

ＧＰＳ受信器２０４の電源が投入されると、測位ユニット２００はＧＰＳ衛星信号を取得し追尾する。上述の処理の後、航法メッセージは、これらのＧＰＳ信号から復調される。測位ユニット２００は、航法メッセージからＧＰＳ衛星ベースの時間基準を抽出し、更に、それを用いて、ＧＰＳ受信器のローカル時間基準を同期させると共に、少なくとも４つのＧＰＳ衛星の擬似距離と各ＧＰＳ衛星の位置を計算する。測位ユニット２００は、また、バックアップ航法データを読み出す機能を有する。測位ユニット２００から得られたバックアップ航法データは、ＮＶＭ２０２に選択的に格納される。一実施形態において、測位ユニット２００は、読み出されたバックアップ航法データをＮＶＭ２０２に格納する必要があり、測位ユニット２００は、ＮＶＭに格納されたバックアップ航法データを読み出して、ＮＶＭに格納されたそのバックアップ航法データを、測位ユニット２００から読み出されたバックアップ航法データと比較する必要がある。もし、ＮＶＭに格納されたバックアップ航法データが測位ユニット２００から読み出されたバックアップ航法データと異なれば、ＮＶＭ２０２に格納されたバックアップ航法データは消去され、そして測位ユニット２００から読み出されたバックアップ航法データがＮＶＭ２０２にプログラムされる。他の実施形態において、測位ユニット２００は、ＮＶＭに格納されたバックアップ航法データを直接的に消去し、そして測位ユニット２００から読み出されたバックアップ航法データをＮＶＭ２０２にプログラムする。通常、ＲＡＭは、バックアップ航法データを保持するには一定のバッテリー電源を必要とする。もし、そのバッテリーの電力が消耗し、またはそのバッテリーがＲＡＭから取り外されれば、ＲＡＭに格納されたデータは失われる。従って、バックアップ航法データは、ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減させるために利用することはできない。本発明は、バックアップ航法データを格納するためにＮＶＭ２０２を備える。従って、ＧＰＳ受信器２０４の電源がオフにされたときに、ＮＶＭ２０２は、依然としてバックアップ航法データを保持する。従って、ＧＰＳ受信器２０４はバックアップ航法データの喪失に影響されない。ＧＰＳ受信器２０４の電源が投入されると、測位ユニット２００は、ＮＶＭ２０２からバックアップ航法データを読み出す。バックアップ航法データが読み出されると、測位ユニット２００は、バックアップ航法データを検証するためにローカル時間基準を取得する必要がある。本実施形態では、ＲＴＣ回路が存在しないので、測位ユニット２００は、ＲＴＣ回路からローカル時間基準を取得することができない。その代わりに、測位ユニット２００は、時刻粗同期(time coarse synchronization)を実施することによりローカル時間基準を計算する。時刻粗同期において、測位ユニット２００は、ＧＰＳ衛星ベースの時間基準に対して大まかに同期されたローカル時間基準を計算する。時刻粗同期を実施するために、測位ユニット２００は、最初に、ＧＰＳ衛星信号を取得し追尾する。そして、ＧＰＳ衛星信号を復調することにより航法メッセージが得られ、ＧＰＳ衛星ベースの時間基準が航法メッセージから取得されることができる。上述の処理の後、測位ユニット２００は、ＧＰＳ衛星ベースの時間基準に基づき、時刻粗同期の実施を継続する。ローカル時間基準は、ＧＰＳ衛星ベースの時間基準に送信遅延(transmission delay)を加算することにより決定されることができる。ここで、送信遅延は、ＧＰＳ衛星がＧＰＳ衛星信号を送信した時刻と、上記ＧＰＳ衛星信号をＧＰＳ受信器が受信した時刻との間の時間間隔を指す。当業者であれば、地球の表面にあるＧＰＳ受信器とＧＰＳ受信器に見える任意のＧＰＳ衛星との間の距離は、２０１９２キロメートルから２５７８５キロメートルの範囲内であることが分かる。従って、送信遅延を見積もることができる。通常、送信遅延は、６７．３ｍｓから８６ｍｓまで変化し、平均送信遅延は約７６ｍｓである。従って、平均送信遅延をＧＰＳ衛星ベースの時間基準に加算することにより、ローカル時間基準を大まかに判定することができる。平均送信遅延は実際の送信遅延ではないので、ローカル時間基準は、ＧＰＳ衛星ベースの時間基準に正確に同期されない。一般に、ＧＰＳベースの時間基準とローカル時間基準との間の誤差が存在し、その誤差は±１０ｍｓの範囲内である。通常、時刻粗同期は数ミリ秒内で完了する。

時刻粗同期の後、測位ユニット２００は、ローカル時間基準を用いて、ＮＶＭ２０２から取得されたバックアップ航法データを検証する。このバックアップ航法データを検証するために、測位ユニット２００は、バックアップ航法データからのタイムマークとローカル時間基準との間の時間間隔を計算する必要がある。上述したように、もし、その時間間隔が所定の時間期間(predetermined time period)を超えていなければ、バックアップ航法データは有効(valid)と見なされ、更にＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減させるために採用することができる。そうでなければ、バックアップ航法データは無効(invalid)である。もし、バックアップ航法データが無効であれば、測位ユニット２００は、そのバックアップ航法データを廃棄し、広い周波数範囲でＧＰＳ信号を取得することを開始する。

もし、エフェメリスが有効であれば、測位ユニット２００は、エフェメリスから各ＧＰＳ衛星の位置を直接的に計算してもよい。そして、測位ユニット２００は、目に見える各ＧＰＳ衛星の搬送波ドップラー周波数と、局部発振器の周波数誤差を見積もる。目に見える各ＧＰＳ衛星の見積もられた搬送波ドップラー周波数シフトに基づき、即位ユニット２００は、狭い周波数範囲でＧＰＳ信号を取得することができる。従って、ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減できる。

もし、エフェメリスが有効でなければ、測位ユニット２００は、各ＧＰＳ衛星の位置を直接的に計算することはできない。しかしながら、アルマナックが有効であれば、アルマナック、ローカル時間基準、目に見える衛星に基づき、大よその搬送波ドップラー周波数シフトと、目に見えるＧＰＳ衛星の大よその位置が見積もられてもよい。測位ユニット２００は、また、狭い周波数範囲でＧＰＳ衛星信号を取得してもよい。有利には、ＧＰＳ受信器は、ＲＴＣ回路からローカル時間基準を取得する必要がなく、ＮＶＭを用いて、ＮＶＭに格納されたバックアップ航法データは、電源またはバッテリーが取り外されたときに失われないであろう。従って、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ衛星信号を取得してはじめから位置情報を得る必要がなく、その代わり、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ受信器の電源が再び投入された後、バックアップ航法データに含まれるバックアップ航法データを使用することができる。

図３は、オプションのＲＴＣ回路を備えた本発明の他の実施形態の代表的なブロック図である。図３に、ＧＰＳ受信器３０６が示されている。ＧＰＳ受信器３０６は、図２のＧＰＳ受信器２０４に基いている。ＧＰＳ受信器３０６は、測位ユニット３００と、この測位ユニット３００と連通して情報のやり取りが可能なＮＶＭ３０２とを備えるのみならず、測位ユニット３００にローカル時間基準を提供するためのバッテリー給電されたＲＴＣ回路３０４と、バッテリー３０８とを備える。バッテリー３０８は、ＧＰＳ受信器３０６の電源がオフにされたときにＲＴＣ回路３０４に電力を供給するために使用される。バッテリー３０８は、リチウムイオン、ニッケルカドミウム、ニッケル水素バッテリーなどのような種々のバッテリーであってもよい。

ＧＰＳ受信器３０６の電源が投入された後、測位ユニット３００は、ＲＴＣ回路３０４からローカル時間基準が取得できるかどうかを検出する。もし、ＲＴＣ回路３０４からローカル時間基準が取得できれば、ＧＰＳ受信器は時刻粗同期を回避する。もし、ＲＴＣ回路３０４からローカル時間基準が得られなければ、測位ユニット３００は、時刻粗同期を実施することによりローカル時間基準の計算を開始する。有利には、この実施形態では、ＧＰＳ受信器３０６のＴＴＦＦは、ＲＴＣ回路の存在に関係なく、影響されない。

図４は、バックアップ航法データを用いてＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減する代表的なフローチャートである。ＧＰＳ受信器の電源が投入された後、ＧＰＳ受信器は、最初に、ＧＰＳ衛星信号を取得し追尾し、ＧＰＳ衛星信号からＧＰＳ衛星ベースの時間基準を取得し、そして、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ衛星ベースの時間基準に基づき時刻粗同期を実施し、ローカル時間基準を取得する（ステップ４００）。或いは、ＧＰＳ受信器の電源が投入された後、ＧＰＳは、最初に、ＲＴＣ回路からローカル時間基準を取得することを試みてもよい。もし、ＲＴＣ回路から時間基準が得られなければ、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ信号に基づき時刻粗同期の実施を継続し、ローカル時間基準を取得する。そして、ＧＰＳ受信器は、不揮発性記憶ユニットに格納されたバックアップ航法データの取得を継続する（ステップ４０２）。一旦、ローカル時間基準とバックアップ航法データが得られると、ＧＰＳ受信器は、そのローカル時間基準を用いてバックアップ航法データを検証する（ステップ４０４）。バックアップ航法データを検証するために、ＧＰＳ受信器は、最初に、バックアップ航法データからのタイムマークとローカル時間基準との間の時間間隔を計算する。もし、その時間間隔が所定期間を超えていれば、バックアップ航法データは無効であり、ＧＰＳ受信器のＴＴＦＦを低減するのには使用できない。そして、ＧＰＳ受信器は、そのバックアップ航法データを廃棄し、広い周波数範囲でＧＰＳ衛星信号の取得を開始する。もし、その時間間隔が所定期間の範囲内であれば、そのバックアップ航法データは有効である。そして、ＧＰＳ受信器は、目に見える各ＧＰＳ衛星の搬送波ドップラー周波数シフトを見積もるためにバックアップ航法データの使用を継続する（ステップ４０６）。そして、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ受信器の局部発振器の基準周波数誤差の見積もりを継続する（ステップ４０８）。上述のステップの後、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数とローカル搬送波(local carrier)との間の周波数差を修正する（ステップ４１０）。そして、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ衛星信号を取得し追尾する（ステップ４１２）。ＧＰＳ受信器は、また、バックアップ航法データを生成する一方で、ＧＰＳ受信器についての位置を継続して判定する（ステップ４１４）。バックアップ航法データのセットが生成されると、ＧＰＳ受信器は、生成されたバックアップ航法データが不揮発性記憶ユニットにプログラムされる必要があるか否かを問い合わせる（ステップ４１６）。生成されたバックアップ航法データが不揮発性記憶ユニットに格納されたバックアップ航法データと異なれば、ＧＰＳ受信器は、生成されたバックアップ航法データを不揮発性記憶ユニットにプログラムする（ステップ４１８）。そうでなければ、生成されたバックアップ航法データは廃棄され、ＧＰＳ受信器はステップ４１２，４１４を繰り返す。

図４との関連では、示されたステップは如何なる特定の順序のアクションを必要とするものではなく、それを意味するものではない。アクションは、順番に実行されてもよく、並列に実行されてもよい。本方法は、例えば、一連のマシン読み取り可能な命令を実行するユーザー装置またはネットワークサーバーの一部を動作させることにより実施されてもよい。命令は、信号ベアリング(signal bearing)またはデータ記憶の一次、二次、三次媒体に常駐することができる。媒体は、例えば、ネットワーク装置のコンポーネントによりアクセス可能な、またはネットワーク装置のコンポーネント内に備えられたＲＡＭ（図示なし）を含んでもよい。ＲＡＭ、ディスケット、或いは他の二次記憶媒体に含まれようがなかろうが、命令は、ＤＡＳＤ記憶（例えば、従来の“ハードドライブ”またはＲＡＩＤアレー）、磁気テープ、電子的な読み出し専用メモリ（例えば、ＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリカード、光記憶装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ，ＷＯＲＭ，ＤＶＤ，デジタル光テープ）、紙“パンチ”カード、またはデジタル及びアナログ伝送媒体を含む他の適切なデータ記憶媒体のような、種々のマシン読み取り可能なデータ記憶媒体上に格納されてもよい。

本明細書で用いられる用語および表現は、説明の表現として使用されるものであり、制限を意図したものではなく、このような用語および表現の使用において、示され記述された特徴（または、その部分）の如何なる均等物も排除することを意図するものではなく、種々の変形は本特許請求の範囲内であることが理解される。他の変形、バリエーション、代替物もまた可能である。従って、特許請求の範囲は、このような全ての均等物に及ぶ。

従来技術に係るＧＰＳ受信器のブロック図である。 本発明の一実施形態による典型的なＧＰＳ受信器のブロック図である。 本発明の他の実施形態による典型的なＧＰＳ受信器のブロック図である。 本発明の一実施形態による典型的なＧＰＳ受信器の動作のフローチャートである。

符号の説明

２００ 測位ユニット
２０２ 不揮発性記憶ユニット
２０４ ＧＰＳ受信器

Claims (13)

1. ＧＰＳ受信器であって、バックアップ航法データを用いて、当該ＧＰＳ受信器の位置を判定する初期位置算出時間（ＴＴＦＦ）を低減するＧＰＳ受信器において、
   前記バックアップ航法データを格納するための不揮発性記憶ユニットと、
   前記不揮発性記憶ユニットと情報のやり取りが可能なように連通し、前記不揮発性記憶ユニットから前記バックアップ航法データを読み出し、当該ＧＰＳ受信器の電源が投入されたときにＲＴＣ回路を用いることなくローカル時間基準を計算する機能を有し、更に、前記バックアップ航法データと前記ローカル時間基準とを用いて当該ＧＰＳ受信器についての位置の判定期間中の前記ＴＴＦＦを低減する機能を有する測位ユニットと
   を備えたＧＰＳ受信器。
2. 前記測位ユニットは、時刻粗同期を実施することにより前記ローカル時間基準を計算する機能を有する請求項１記載のＧＰＳ受信器。
3. 当該ＧＰＳ受信器の電源が投入された後、前記測位ユニットが、前記ローカル時間基準を用いて前記バックアップ航法データを検証する機能を有する請求項２記載のＧＰＳ受信器。
4. 前記バックアップ航法データが検証された場合、前記測位ユニットは、前記バックアップ航法データを用いて当該ＧＰＳ受信器の位置を判定する機能を更に有する請求項３記載のＧＰＳ受信器。
5. 前記測位ユニットは、前記バックアップ航法データと前記ローカル時間基準とを用いて、各ＧＰＳ衛星の搬送波ドップラー周波数シフトを見積もる機能を更に有する請求項４記載のＧＰＳ受信器。
6. 前記測位ユニットは、前記ＧＰＳ受信器の基準周波数誤差を見積もる機能を更に有する請求項４記載のＧＰＳ受信器。
7. 前記測位ユニットは、前記ＧＰＳ受信器の前記基準周波数誤差と前記搬送波ドップラー周波数シフトとを用いてＧＰＳ信号を取得する機能を有する請求項６記載のＧＰＳ受信器。
8. バックアップ航法データを用いて、ＧＰＳ受信器の初期位置算出時間（ＴＴＦＦ）を低減する方法であって、
   前記バックアップ航法データを不揮発性記憶ユニットに格納するステップと、
   前記ＧＰＳ受信器の電源が投入されたときに、前記バックアップ航法データを検証するためのローカル時間基準を計算するステップと、
   前記不揮発性記憶ユニットから前記バックアップ航法データを読み取るステップと、
   前記ローカル時間基準と前記バックアップ航法データとに基づき前記ＧＰＳ受信器についての位置を計算するステップと
   を含む方法。
9. 前記ローカル時間基準を取得するステップは、
   前記ＧＰＳ受信器の電源が投入された後にＧＰＳ衛星信号を取得するステップと、
   前記ＧＰＳ衛星信号を追尾するステップと、
   前記ＧＰＳ衛星信号からＧＰＳ衛星ベースの時間基準を取得するステップと、
   前記ＧＰＳ衛星ベースの時間基準に基づき前記ローカル時間基準を計算するステップと
   を含む請求項８記載の方法。
10. 前記バックアップ航法データが有効である場合、前記バックアップ航法データに基づき各ＧＰＳ衛星の搬送波ドップラー周波数シフトを見積もるステップを更に含む請求項８記載の方法。
11. 前記ＧＰＳ受信器の基準周波数誤差を見積もるステップを更に含む請求項８記載の方法。
12. 前記ＧＰＳ受信器の前記基準周波数誤差と前記搬送波ドップラー周波数シフトとを用いることによりＧＰＳ信号を取得するステップを更に含む請求項１１記載の方法。
13. 前記バックアップ航法データを生成するステップと、
    前記不揮発性記憶ユニットに前記バックアップ航法データを格納するステップと
    を更に含む請求項１０記載の方法。

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